Modellierung betrieblicher Informationssysteme

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1 Vorlesung Wirtschaftsinformatik i f tik II Modellierung betrieblicher Informationssysteme Sommersemester 2007 TU Clausthal l Jörg Müller

2 Literatur / Referenzen zur Vorlesung (Ferstl+, 2006) O. K. Ferstl, E. J. Sinz. Modeling of Business Systems using SOM. in: Bernus P., Mertins K., Schmidt G. (Hrsg.): Handbook on Architectures of Information Systems, p 347ff, (Fink, 2004) A. Fink. Vorlesung Modellierung von Informationssystemen. t Universität ität Hamburg, Sommersemester (Papazoglou+, 2006) M. P. Papazoglou und P.M.A. Ribbins. e-business: Organizational and Technical Foundations. Chapter 12, e-business Modeling. John Wiley & Sons, (Scheer/Martin 2006) A.W. Scheer, G. Martin. Vorlesung Informationssysteme Geschäftsprozesse. Universität des Saarlandes, (Scheer, 2002) A.W. Scheer. ARIS Vom Geschäftsprozess zum Anwendungssystem. 4. Auflage, Springer-Verlag, (Scheer, 1998) A.W. Scheer. ARIS Modellierungsmethoden, Metamodelle, Anwendungen. 3. Auflage, Springer-Verlag, (Seidlmeier, 2002) H. Seidlmeier. Prozessmodellierung mit ARIS. Vieweg-Verlag, (Sinz, 2006) E. J. Sinz. Tutorial: Modellierung von Informationssystemen. MKWI'2006, Passau, Februar Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

3 Überblick 1. Einführung 2. Methodische Grundlagen der Modellierung 3. Formale Modellierung: Petri-Netze 4. Geschäftsprozessmodellierung mit der Architektur Integrierter Informationssysteme (ARIS) 5. Semantik von EPKs 6. Produktbezogene Modellierung Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

4 Vorlesung Wirtschaftsinformatik II Modellierung von Informationssystemen Sommersemester 2007 Kapitel 1: Einführung

5 Ziele dieses Kapitels Motivation Grundlegende Begriffsdefinitionen Fallbeispiele Aufbau der Vorlesung Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

6 Fallbeispiel: Autovermietung Quelle: (Fink, 2004, Kap. 1) Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

7 Fallbeispiel: Modellierung von Abläufen / Prozessen Reservierung Check-In Fakturierung Check-Out Schadensbearbeitung Welchen Zweck hat so ein Modell? Was bedeuten die einzelnen Elemente des Modells (Semantik)? Wie erstellt man ein solches Modell? Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

8 Fallbeispiel: Modellierung von Zuständen / Daten Quelle: e (Fink, 2004, Kap. 1) Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

9 Fallbeispiel: Modellierung von Funktionen / Daten Kundendatei Kundenangaben Aktuelle Mietvorgänge FZ-Datei FZ-Status Check-Out Neuer Mietvorgang Reservierungs- Datei Reservierung FZ-Status Check-In Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

10 Fallbeispiel: Referenzmodelle in einem Großunternehmen Siemens AG: Aufbau eines "Referenzprozesshauses" Hierarchische Darstellung aller Prozesse als Soll-Prozesse Verwendung der ARIS-Methodologie (s.u.) Prozessarten Management-Prozesse Geschäftsprozesse (direkte Wertschöpfung) Unterstützende Prozesse Hauptziele Dokumentation von Best Practice-Ansätzen Vereinheitlichung von Terminologie und Denkweise Grundlage zur Leistungsbewertung Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

11 Referenz-Prozesshaus Verbindliche generische Basis für das Prozess-Management in den Bereichen und Regionen Beschreibt Management-, Geschäfts- und Support- Prozesse von Siemens als Referenzprozesse (= Soll) Bildet die unterschiedliche Geschäftsarten (Produkt-, System-, Anlagen- und Dienstleistungsgeschäft) ab Grundlage für einheitliche Verfahren zur Prozessbewertung Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

12 Hierarchische Strukturierung erlaubt inkrementelle Umsetzbarkeit der Referenzprozesse [Quelle: Siemens CIO] Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

13 Definition der Prozessqualität Einheit tliche Proz zessbesc chreibun ng Definition standardisierter Meilensteine für Referenzprozesse Definition von Kennzahlen (Key performance indicators) Definition quantitativer Zielvorgaben (Balanced Scorecard- Methode) Delivery lead time Benötigte Zeit von "Order Entry" bis "Product on Site bzw. "Ready for Acceptance Delivery reliability Übereinstimmung des tatsächlichen Lieferdatums mit dem (dem Kunden gegenüber) bestätigten Lieferdatum Delivery capability Übereinstimmung zwischen Kundenwunschdatum und bestätigtem Lieferdatum Compliance with requested date Übereinstimmung zwischen Kundenwunschdatum und tatsächlichem Lieferdatum Delivery quality Quote vollständiger, dokumentierter Auslieferungen ohne Beschädigungen an Verpackung und Ware Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

14 Beispiel: Meilensteindefinitionen Kunde Unternehmen Transport- Logistik

15 Beispiel: PKI-Kennzahlen Logistik Durchlaufzeit des Auftrags Benötigte Zeit von "Order Entry" bis Material on Site bzw. "Ready for Acceptance Liefertreue Übereinstimmung des tatsächlichen Lieferdatums mit dem (dem Kunden gegenüber) bestätigten Lieferdatum Lieferfähigkeit Übereinstimmung zwischen Kundenwunschdatum und bestätigtem Lieferdatum Erfüllung des Kundenwunschsdatum Übereinstimmung zwischen Kundenwunschdatum und tatsächlichem Lieferdatum Lieferqualität Quote vollständiger, dokumentierter Auslieferungen ohne Beschädigungen an Verpackung und Ware Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

16 Geschäftsprozessmanagement Organisationsstrukturen Geschäftsprozessmodellierung Leistungserstellung transparent machen Markt/ Kunden Geschäftsprozessoptimierung Kundenbedarf erkennen und im Prozess umsetzen Markt/ Kunden Geschäftsprozessmanagement Leistungsprozesse ständig steuern, unterstützen, weiterentwickeln Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

17 Geschäftsprozessmanagement Organisationsstrukturen Geschäftsprozessmodellierung Leistungserstellung transparent machen Markt/ Kunden Geschäftsprozessoptimierung Kundenbedarf erkennen und im Prozess umsetzen Markt/ Kunden Geschäftsprozessmanagement Leistungsprozesse ständig steuern, unterstützen, weiterentwickeln Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

18 Historische Meilensteine der Modellierung Fritz Nordsieck: "Die schaubildliche Erfassung und Untersuchung der Betriebsorganisation" (1931, 1941) Carl Adam Petri: "Die Kommunikation mit Automaten" (1961) Peter Chen: "The Entity-Relationship Model Toward a Unified View of Data" (1976) August-Wilhelm l Scheer: Architektur integrierter i t Informationssysteme (ARIS); Ereignisgesteuerte Prozessketten; ette Wirtschaftsinformatik: at Referenzmodelle e e e für industrielle Geschäftsprozesse Objektorientierung: (1980: Smalltalk80, Mitte 90er: UML) Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

19 Definition: Modell (nach Sinz, 2006) Informal: Ein Modell ist ein System, welches ein anderes System zweckorientiert abbildet Formal: Ein Modell ist ein 3-Tupel (S o, S m, f) mit S o : Objektsystem; wird abgebildet S m : Modellsystem; stellt Abbild des Objektsystems dar f: Modellabbildung; Abbildungsbeziehung zw. S o und S m Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

20 Modellierung Unter Modellierung verstehen wir die Tätigkeit der Erstellung eines Modells Modellierung umfasst Bestimmung des Nutzungszwecks des Modells Auswahl einer Modellierungsmethodik Abgrenzung und Erfassung des Objektsystems Konstruktion des Modellsystems unter Beachtung einer mit dem Nutzungszweck und der Modellierungsmethodik abgestimmten Modellabbildung f Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

21 Modellierung und Abstraktion Modellierung verwendet Abstraktion Der Sachverhalt in S m wird gegenüber S o verkürzt dargestellt "Konzentration auf das Wesentliche" Relevante Sachverhalte werden typisiert Nicht-relevante Sachverhalte werden nicht dargestellt Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

22 Nutzung von Modellen Reduktion von Komplexität durch Abstraktion Durch das Merkmal der Verkürzung leisten Modelle einen Beitrag zur Bewältigung der Komplexität realer Sachverhalte Kommunikation zwischen Modellierer und Nutzer oder zwischen verschiedenen Modellierern über den im Modell dargestellten Sachverhalt h und in Hinblick auf die Erreichung des Nutzungszwecks Dokumentation von Systemen oder Verfahren S. Siemens Referenzprozesshaus Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

23 Gegenstand der Modellierung (Sinz, 2006) Wichtiger Schritt bei der Modellierung ist die Abgrenzung des Objektsystems Domänenabgrenzung: Bestimmen des zu modellierenden Ausschnitts der betrieblichen Realität = Teil eines betrieblichen Systems einschließlich seiner relevanten Umwelt Inhaltliche Abgrenzung: Bestimmen des zu modellierenden Teilsystems innerhalb des zu modellierenden Ausschnitts Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

24 Möglichkeiten der inhaltlichen Abgrenzung Modellierung des gesamten Ausschnitts des betrieblichen Systems Modellierung des informationsverarbeitenden Teilsystems des betrachteten Ausschnitts eines betrieblichen Systems Informationssystem t Modellierung der maschinellen (computerbasierten) Aufgabenträger für das Informationssystem Anwendungssystem Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

25 Informationssysteme vs. Anwendungssysteme Definition Informationssystem (WKWI): Informationssysteme sind soziotechnische Systeme, die menschliche und maschinelle Komponenten als Aufgabenträger umfassen, die voneinander abhängig sind, ineinandergreifen und/oder zusammenwirken. Informationssystem als umfassenderer Begriff ( soziotechnische Systeme ) Anwendungssysteme im engeren Sinne: Software, die für ein konkretes betriebliches Anwendungsgebiet eingesetzt wird Anwendungssysteme im weiteren Sinne: auch informations- und kommunikationstechnische Infrastruktur (Hardware) Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

26 Modellierungsansatz und Modellierungsmethodik Bestandteile eines Modellierungsansatzes eine Metapher zur Beschreibung einer der Modellierung zugrunde gelegten Sichtweise ein Meta-Modell als Definition eines mit der Metapher abgestimmten Begriffssystems Modellierungsmethodik umfasst zusätzlich: Architekturmodell: einen Rahmen zur Bildung der Architektur des Modellsystems Vorgehensmodell: eine Spezifikation des Vorgehens bei der Modellierung Werkzeuge: Softwarewerkzeuge zur Unterstützung der Tätigkeit des Modellierens Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

27 Modellierungsmethodik Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

28 Aspekte der Modellierung Datenmodellierung Gegenstand: Spezifikation von Datenstrukturen Modellierungsansatz: Entity-Relationship-Modell Prozessorientierte Modellierung Gegenstand: Ablauforientierte Spezifikation eines Geschäftsprozesses Modellierungsansatz: Ereignisgesteuerte Prozessketten Objektorientierte Modellierung Gegenstand: Spezifikation von Objektklassen und ihren Beziehungen Modellierungsansatz: Unified Modeling Language (UML) Objekt- und prozessorientierte Modellierung Gegenstand: Spezifikation der Struktur und des Verhaltens von Geschäftsprozessen Modellierungsansätze: Semantisches Objektmodell (SOM), (UML) Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

29 Datenmodellierung Modellierungsansatz: Entity-Relationship-Modell (ERM, siehe WI1) Kunde Gegenstand: Spezifikation von Datenstrukturen erteilt 1,1 Auftrag Modellbausteine: Datenobjekttypen Entity-Typen yp (Symbol: Rechteck) Relationship-Typen (Symbol: Raute) Beziehungen zwischen Datenobjekttypen Symbol: Kante Durch Komplexitätsgrad gekennzeichnet 0,* Artikel 0,* bezieht sich auf 1,1 1,* umfasst 1,1 Auftrags- Position [nach: Sinz, 2006, p.8] Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

30 Prozessorientierte Modellierung Modellierungsansätze: Petrinetze, BPMN, Workflow- Modelle, Ereignisgesteuerte Prozessketten (EPK) Gegenstand Ablauforientierte t Spezifikation eines Geschäftsprozesses Modellbausteine: Ereignisse, Funktionen, logische Konnektoren Verknüpfung von Funktionen mit: Informationsobjekten, Org.einheiten, Leistungen Artikel Vertrieb [nach: Scheer 1998, p.16] Kundenauftrag eingetroffen Auftrag bearbeiten Auftrag angenommen Auftrag einplanen Auftrag eingeplant Fertigen Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

31 Objektorientierte Modellierung Modellierungsansatz: Unified Modeling Language (UML), insbes. Klassendiagramme Gegenstand: Spezifikation von Objektklassen und ihren Beziehungen Modellbausteine: Klassen (Namen, Attribute, Methoden) Beziehungen zwischen Klassen (z.b. Komposition, Generalisierung) Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

32 Objekt- und prozessorientierte Modellierung Modellierungsansätze: SOM: Semantisches Objektmodell, entwickelt von Sinz UML2-basierte Ansätze, z.b. Business Process Definition Metamodel (BPDM) der OMG Gegenstand Spezifikation v. Struktur und Verhalten von Geschäftsprozessen Modellbausteine Struktur: Interaktionsschema Betriebliche Objekte Transaktionen Verhalten: Vorgangs-Ereignis- i Schema Aufgaben (Vorgänge) Ereignisse V: Versandauftrag Verkauf Lager A: Auftrag M: Versandmeldung [nach: Sinz, 2006 p.11f] P: Produktinfo Kunde L: Lieferung Kunde >P A> >L P: Produktinfo A: Auftrag L: Lieferung Verkauf P> >A V> >M V: Versandauftrag M: Versandmeldung Verknüpft durch Transaktionen Lager >V L> M> Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

33 Beispiel: Anwendung der Geschäftsprozessmodellierung Ein Beratungsunternehmen (BU) erhält den Auftrag, einen Handelsbetrieb, der bisher nur klassische Vertriebswege genutzt hat, beim Aufbau eines E-Commerce-Vertriebskanals zu unterstützen. Dazu führt das BU ausgehend von der Analyse des Ist- Vertriebsprozesses die Gestaltung des neuen Soll-Vertriebsprozesses durch. Ist- und Soll-Prozesse werden in je einem Geschäftsprozessmodell erfasst. Ziel ist es, anhand des Modells den Soll-Vertriebsprozess zu gestalten und Anforderungen an die Unterstützung des Prozesses durch Anwendungssysteme ableiten zu können. Besondere Beachtung findet dabei die Behandlung von Ausnahmen vom geplanten Prozessablauf. (nach Sinz, 2006, p.13) Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

34 Beispiel: Anwendung der objektorientierten Modellierung Ein Softwarehaus erhält den Auftrag, für ein Pharma-Unternehmen ein Anwendungs-System zur Unterstützung der Versandsteuerung zu entwickeln. Es ist für diese Anwendung keine Standard-Software auf dem Markt verfügbar. Das Unternehmen setzt jedoch Standard- Software für Auftragserfassung, Fakturierung und Buchhaltung ein. Zu diesem System sind geeignete Schnittstellen vorzusehen. Da das Anwendungs-System objektorientiert auf der Basis der J2EE- Architektur realisiert werden soll, entschließt sich das SW-Haus, Analyse und Anforderungsdefinition mit Hilfe einer objektorientierten Modellierungsmethodik durchzuführen. Als Notation wird UML gewählt. (nach Sinz, 2006, p.14) Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

35 Beispiel: Anwendung der Datenmodellierung Ein Finanzdienstleistungsunternehmen plant, das unternehmensweite Controlling durch ein datenbank-basiertes Anwendungssystem zu unterstützen. Die IT-Abteilung des Unternehmens wird mit der Entwicklung dieses Systems betraut. Der Projektleiter entscheidet, die controlling-relevanten Datenstrukturen in einem umfassenden konzeptuellen Datenschema zu erfassen. Dabei sind Datenstrukturen aus den betrieblichen Funktionsbereichen Vertrieb, Finanzwesen, Personalwesen und Produktplanung zu erfassen und miteinander in Beziehung zu setzen. Hierzu wird eine Methodik zur Datenmodellierung eingesetzt. (nach Sinz, 2006, p.15) Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

36 Überblick über die Vorlesung Prinzipien, Modelle und Methoden der Daten- und Objektmodellierung wurden bereits in der Vorlesung WI1 behandelt Schwerpunkt dieser Vorlesung sind Prinzipien, Modelle und Methoden der Prozessorientierten t Modellierung Weiterführende Konzepte der Objekt- und Datenmodellierung werden bei Bedarf eingeführt. Wirtschaftsinformatik Prof. Dr. Jörg P. Müller,

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