Holger Wittges Verbindung von Geschiiftsprozessmodellierung und Workflow-Implementierung

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1 Holger Wittges Verbindung von Geschiiftsprozessmodellierung und Workflow-Implementierung

2 GABLER EDITION WISSENSCHAFT Informationsmanagement und Computer Aided Team Herausgegeben von Professor Dr. Helmut Krcmar Die Schriftenreihe prasentiert Ergebnisse der betriebswirtschaftlichen Forschung im Themenfeld der Wirtschaftsinformatik. Das Zusammenwirken von Informations- und Kommunikationstechnologien mit Wettbewerb, Organisation und Menschen wird von umfassenden Anderungen gekennzeichnet. Die Schriftenreihe greift diese Fragen auf und stellt neue Erkenntnisse aus Theorie und Praxis sowie anwendungsorientierte Konzepte und Modelle zur Diskussion.

3 Holger Wittges Verbindung von Geschaftsprozessmodellierung und Workflow-Implementierung Mit einem Geleitwort von Prof. Dr. Helmut Krcmar Deutscher Universitats-Verlag

4 Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet Ober < abrufbar. Dissertation Universitat Hohenheim, 2004 D 100 ALFABET, ARIS, ARIS-Tooiset, Domino-Workflow, Lotus Notes, SAP R/3 sind eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Hersteller. 1. Auflage September 2005 Aile Rechte vorbehalten Deutscher Universitats-Verlag GmbH/ GWV Fachverlage Wiesbaden, 2005 Lektorat: Brigitte Siegel/Anita Wilke Der Deutsche Universitats-Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science + Business Media. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dorften. Umschlaggestaltung: Regine Zimmer, Dipl.-Designerin, Frankfurt/Main Gedruckt auf saurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier ISBN-13: DOl: / e-isbn-13:

5 Geleitwort In aktuellen Softwarearchitekturen ist die Frage der Verbindung von Geschiiftsprozessmodellen auf fachlicher Ebene und deren technischer Umsetzung in Form von Workflows ein aktuelles Forschungsfeld. Der Kopplung beider Ebenen kommt bei der praktischen Umsetzung von Service-orientierte Architekturen (SOA) eine wesentliche Bedeutung zu, da Services zunehmend auf fachlicher Ebene konfiguriert und sofort im Systemumfeld ausfiihrbar sein sollen. Die Arbeit von Holger Wittges zeigt mit dem LINK-Konzept einen pragmatischen Weg zur Verbindung von Geschiiftsprozessmodellierung und Workflow-Implementierung auf. Das Konzept hat seine Starke in der Unabhiingigkeit von konkreten Modellierungstechniken und Werkzeugen sowie der Unterstiitzung der Modellpflege uber ihren Lebenszyklus. Gerade der zweite Aspekt wird bei einer strengen Top Down-Vorgehensweise im Rahmen der Workflow-Implementierung oft vernachliissigt, ist fur die Wartung des Systems jedoch von zentraler Bedeutung. Die Darstellung der verschiedenen Sprachtypen (informal, semi-formal und formal) wie sie fur die Modellerstellung im Umfeld Geschiiftsprozessmodellierung, Workflow Modellierung und Workflow-Implementierung verwendet werden, und die vergleichende Darstellung ihrer Metamodelle, macht auf konzeptioneller Ebene die semantischen Lucken deutlich. Anhand der durchgefiihrten Fallstudie, wird im konkreten Anwendungsfall eindrucksvoll dargestellt, wie stark fachliche Prozessmodelle von den technisch irnplementierten Prozessen abweichen konnen, so dass auch hier die Grenzen einer automatischen Uberfiihrung deutlich werden. Die Arbeit entstand am Lehrstuhl fiir Wirtschaftsinformatik an der Universimt Hohenheim im Rahmen eines Kooperationsprojektes mit der Stadtwerke Dusseldorf AG. Es ist zu wiinschen, dass die dargestellten Ergebnisse in die aktuelle Diskussion urn Service-orientierte Architekturen Eingang finden und dadurch die semantische Lucke zwischen fachlichem Modell und technischer Implementierung verkleinert werden kann. Prof. Dr. Helmut Krcmar

6 Vorwort Die Verbindung von Geschiiftsprozessmodellierung und Workflow-Implementierung ist eine Aufgabenstellung, die mich seit meinem Wirtschaftsinformatik-Studium an der Universitat Bamberg ( ) begeistert. Viele Veroffentlichungen zeigen, dass es zahlreiche inhaltliche Uberschneidungen in den zugehorigen Metamodellen und Modellen gibt, die eine automatische Generierung von W orkflows auf Basis von Geschiiftsprozessmodellen nahe leg en. In der Praxis findet man entsprechende Werkzeuge jedoch nicht im Einsatz. Warum? Ais Erstes mochte ich meinem akademischen Lehrer Herrn Prof. Dr. Helmut Krcmar danken. Durch seine Unterstiitzung bei der Systematisierung der Aufgabenstellung, seine Diskussionsbereitschaft, seinen wichtigen Input auch "weiche Faktoren" in die Betrachtung einzubeziehen und seine kontinuierliche Betreuung hat er ganz wesentlich zur Entstehung dieser Arbeit beigetragen. Herrn Prof. Dr. Walter Habenicht danke ich flir die Ubemahme des Koreferats und Herrn Prof. Dr. Stefan Kim fur die Leitung meines Kolloquiurns. Herrn Prof. Dr. Elmar 1. Sinz und Herrn Prof. Dr. Otto K. Ferstl mochte ich fur die zahlreichen Anregungen wiihrend meines Studiurns danken, die AuslOser flir dieses Projekt waren. Insbesondere der SOM-Ansatz und der generische Architekturrahmen waren mir von groi3er Hilfe. Fiir die Unterstiitzung bei der Durchfiihrung der Fallstudie mochte ich mich bei der Stadtwerke Dusseldorf AG, mit ihrem ehemaligen DV-Leiter Prof. Dr. Manfred Esser und den Mitarbeitem Dr. Manfred Fidelak, Karin Peters, Jens Schmittchen, Dr. Ivonne Servaes, Hans-Josef Wolber, Oliver Sporrer und Prof. Dr. Rene Treibert bedanken. Der Firma alfabet AG in Berlin danke ich fur die Teststellung ihrer Software zur Metamodellierung und Herrn Walter Wahl flir den guten Support. Meinen Kollegen am Lehrstuhl von Professor Krcmar an der Universitiit Hohenheim danke ich fur konstruktive Doktoranden-Seminare und das gute Arbeitsurnfeld: Dr. Tilo Bohmann, Helga Daurn, Miriam Daum, Florian Fogl, Dr. Karin Griislund, Prof. Dr. Dieter Hertweck, Astrid Hoffinann, Sandra Hummel, Dr. Andreas Johannsen, Dr. Markus Junginger, Dr. Amd Klein, Dr. Jan Marco Leimeister, Dr. Lars Najda, Michael Reb, Prof. Dr. Birgit Schenk, Prof. Dr. Gerd Schwabe, Dr. Bettina Schwarzer, Beate Viakowski, Dr. Bernd Vohringer, Jom Weigle, Dr. Dietrnar Weill, Petra Wolf, Stephan Wilczek, Thomas Winkler und Dr. Stefan Zerbe. Bei der Diskussion verschiedener Teilbereiche dieser Arbeit waren die Gespriiche und Workshops mit meinen Diplomanden Evelyn Bar, Jorg Degen, Sven Munk sowie Marco Schmucker spannend und hilfreich. Auch dafur herzlichen Dank.

7 VIII Vorwort Fiir wichtige KorrekturvorschHige zur ersten Fassung danke ich Heike Lipinski, Dr. Carsten Malischewski, Heike Munk, Sven Munk, Dr. Heiko Raue, Andreas Schicht, sowie Dr. Ulrich Vomefeld. Fiir die Ubemahme des Lektorats danke ich Simone Hoffmeister und Hagen Schick. Ein besonderer Dank gilt meiner Familie Eleonore Wittges, DetlefWittges, Wolfgang Wittges, Ilona Wittges und Jessica Wittges, die mir jederzeit den notwendigen Riickhalt gegeben haben. Holger Wittges

8 Abstrakt 1m Rahmen dieser Arbeit wird aufgezeigt, dass in den unterschiedlichen Zielsetzungen von Geschiijtsprozessmodellen und Modellen fur die Worliflow-Implementierung die unterschiedlichen Anforderungen an deren Modellierungssprachen und Software Werkzeuge begriindet ist. So benotigt der Modellierer zur Erstellung von Geschiiftsprozessmodellen eine informale oder semi10rmale Modellierungssprache, da wesentliche Inhalte in Prosa-Texten, nicht formalisierten Diagrammen und Tabellen dokumentiert werden (vgl. Becker/Schutte 1996; FerstllSinz 1993b; Scheer 1994, 1998a). Der Anteil dieser informal (d.h. nicht unter Verwendung einer formalisierten Notation) abgelegten Informationen variiert, da er unter anderem von der verwendeten Modellierungssprache, der Domiine und den Priiferenzen des Modellierers abhiingt. Fiir die Modelle zur Workflow-Implementierung wird hingegen zwingend eine formale Modellierungssprache benotigt, da nur so Workflow-Implementierungen von einem Workflow-Management-System interpretiert werden konnen. Darnit grenzt sich diese Arbeit deutlich von anderen Ansiitzen ab, die die Verwendung einer gemeinsamen, formalisierten Notation sowohl fur die Geschiiftsprozessmodellierung als auch fur die Workflow-Implementierung vorschlagen. Weiter wird im Rahmen dieser Arbeit mit dem LINK-Konzept ein Ansatz vorgestellt, der Zeitaufwand, Kosten und Qualitiit von Geschiiftsprozessmodellierung und Workflow-Implementierung durch ein den Lebenszyklus der Modelle mit ihren unterschiedlichen Notationen beriicksichtigendes Integrationskonzept deutlich optimiert. 1m LINK-Konzept kommt dem Worliflow-Modell als "Mittler" zwischen Geschiiftsprozessmodell und Workflow-Implementierung eine zentrale Bedeutung zu. Wesentliche MerkmaIe des LINK-Konzeptes sind: Lose Kopplung der drei Modellebenen Geschiiftsprozessmodellierung, Workflow Modellierung und Workflow-Implementierung Nutzung von etablierten, kommerziellen Tools fur die Modellerstellung innerhalb der drei Modellebenen Konzeptionelle und technische Unterstutzung bei der Uberfohrung von Modellinhalten zwischen den verschiedenen Modellebenen Unterstutzung des.,i'nderungsmanagements aller Modelle Dokumentation der A.'nderungen uber den gesamten Lebenszyklus der Modelle Diese Arbeit liefert damit einen Beitrag zur Abgrenzung von Geschiiftsprozess- und Workflow-Modellen sowie zur Optimierung der Integration von Geschiiftsprozessen und Workflows. Die Ergebnisse konnen fur die Entwicklung zukiinftiger Software Werkzeug-Generationen genutzt werden und damit die Entwicklung von Workflows auf Basis von Geschiiftsprozessen verbessern.

9 Inhaltsverzeichnis Geleitwort Vorwort Abstrakt Abbildungen Tabellen Abkiirzungsverzeichnis 1. Einleitung 1.1 Prolog 1.2 Motivation 1.3 Zielsetzung 1.4 Einordnung in die Wirtschaftsinformatik -F orschung 1.5 Darstellungshinweise l.6 Begriffiichkeiten 2. Abgrenzung von Geschiiftsprozess und Workflow 2.1 Einleitung 2.2 Modellbildung (generisch) Modell Vorgehensmodell Modelltypen Modellierung Zusarnmenfassung 2.3 Der generische Architekturrahmen Allgemeine Darstellung Anwendbarkeit im Rahmen dieser Arbeit 2.4 Modellbildung (konkret) Informationserhebung Geschiiftsprozessmodellierung Workflow-Modellierung Workflow-Implementierung Betriebsphase/Lebenszyklus Abgrenzung der Modelle v VII IX XV XVIII XIX 1 I

10 XII Inhaltsverzeichnis 3. Basistechnologien Einleitung Grundlagen Die Integrationsfunktion von Workflow-Management-Systemen Integrationsszenarien Workflow/ Anwendungssysteme Metamodellierung mit ALF ABET Geschiiftsprozessmodellierung mit dem ARIS-Toolset Einleitung ARIS-Beschreibung ARIS-LINK-Metamodell Einsatz im Rahmen dieser Arbeit Workflow-Modellierung mit der Workflow Process Definition Language Einleitung WPDL-Beschreibung WPDL-LINK -Metamodell Einsatz im Rahmen dieser Arbeit Workflow-Implementierung mit Domino-Workflow Einleitung Domino-Workflow-LINK-Metamodell Einsatz im Rahmen dieser Arbeit Beziehungs-Metamodell Zusammenfassung Integrationsansatze Problemstellung Losungsbeitriige aus der Literatur Einleitung SOM WFMS-IMPACT NF/T-Netze Normsprachlicher Ansatz von Lehmann Verbindung der Modelle 127

11 XIII 5. Das LINK-Konzept Einleitung LINK-Konzeption LINK -Vorgehen LINK-Vorgehen Top-Down LINK-Vorgehen Bottom-Up LINK -V orgehen Iterativ Top-Down LINK-Vorgehen Iterativ Bottom-Up LINK-Vorgehen Iterativ Top-Down und Bottom-Up LINK-Aufgaben LINK-Metamodell LINK -Beziehungs-Metamodelle LINK-Zusammenfassung FaUstudie IV -Anforderung Einleitung Projekt "Integrative Prozessmodellierung" Vorgehen Auswahl des Prototypen Informationsmodell Einleitung F ormu1ar IV -Anforderung Ab1autbeschreibung Anmerkungen Geschiiftsprozessmode Einleitung SOLL-Modell Workflow-Modell Einleitung SOLL-Modell Workflow-Imp1ementierung Auswertung der Fallstudie 176

12 XIV Inhaltsverzeichnis 7. Faziti Ausblick Fazit Forschungsfrage 1 - Abgrenzung GPM, WFM und WFI Forschungsfrage 2 - Verbindung von GPM, WFM und WFI Forschungsfrage 3 - Lebenszyklus der Modelle Ausblick 181 Literaturverzeichnis 183 Anhang 189

13 Abbildungen Abbildung 1-1: Gang der Arbeit 5 Abbildung 1-2: Wichtige Workflow-Begriffe 8 Abbildung 1-3: Das Workflow-Referenzmodell der WfMC 10 Abbildung 2-1: Modellbegriff 15 Abbildung 2-2: Erhebung und Modellierung im zyklischen Prozess der Ergiinzung und Korrektur 17 Abbildung 2-3: ERM als Beispiel fur ein semi-formales Modell 19 Abbildung 2-4: Abgrenzung: informal, semi-formal, formal 22 Abbildung 2-5: Generischer Architekturrahmen fur Informationssysteme 24 Abbildung 2-6: Beispielhaftes Vorgehensmodell fur die Workflow-Modellierung (vereinfacht) 28 Abbildung 2-7: Inhaltliche Uberschneidung von GPM, WFM und WFI 34 Abbildung 2-8: Wege zum formalen Workflow-Modell (Workflow-Implementierung) 36 Abbildung 3-1 : Workflow: Datenschnittstellen zur Einbindung von Anwendungssysternen in W orkflow-implementierungen 43 Abbildung 3-2: Workflow mit redundanter Datenhaltung im W orkflow-managernent-system 49 Abbildung 3-3: Workflow ohne redundante Datenhaltung im Workflow-Management-System Variante 1 50 Abbildung 3-4: Abbildung 3-5: Abbildung 3-6: Abbildung 3-7: Abbildung 3-8: Abbildung 3-9: Abbildung 3-10: Abbildung 3-11: Abbildung 3-12: Workflow ohne redundante Datenhaltung im Workflow-Management-System Variante 2 ALFABET: Top-Level ERM- Darstellung des ALFABET-Metamodells ALF ABET: Phasen der Modellbildung mit ALF ABET ALFABET: Vererbung der Properties in der ALFABET-Klassenhierarchie ALF ABET: Beispiel fur eine Klassenhierarchie im ALF ABET ALFABET: Maske zum Anlegen eines Property (Attributes) ALF ABET: Anlegen eines Dialogs. ALF ABET: Anlegen eines Diagramms ARIS-Haus Abbildung 3-13: ARIS-Vorgangskettendiagramm 70 Abbildung 3-14: ARIS-EPK. 71 Abbildung 3-15: ARIS: LINK-Metamodell 75 Abbildung 3-16: ARIS-Metaobjekte, tabellarische Ubersicht. 81 Abbildung 3-17: WfMC: Das Workflow-Referenzmodell 83 Abbildung 3-18: WfMC: Process Defmition Import/Export Interface. 86

14 XVI Abbildungen Abbildung 3-19: WPDL: Beispiel fiir die Defmition eines Workflow Model Header 87 Abbildung 3-20: WPDL: Basisentitiiten Metamode Abbildung 3-21: WPDL: Das LINK-Metamodell 91 Abbildung 3-22: WPDL-Metaobjekte, tabellarische Ubersicht. 93 Abbildung 3-23: Abbildung 3-24: Abbildung 3-25: Abbildung 4-1 : Abbildung 4-2: Abbildung 4-3: Abbildung 4-4: Abbildung 4-5: Abbildung 4-6: Abbildung 4-7: Abbildung 4-8: Abbildung 4-9: Abbildung 4-10: Abbildung 4-11 : Abbildung 4-12: Abbildung 4-13: Abbildung 4-14: Abbildung 5-1: Domino-Workflow: LINK-Metamodell. Domino-Workflow: Metaobjekte, tabellarische Ubersicht. Top-Level-Darstellung BMM-GPM-WFM und BMM-WFM-WFI. SOM: Untemehmensarchitektur SOM: Ausschnitt Geschiiftsprozessmodell SOM: Metamodell fiir die Geschiiftsprozessmodellierung SOM: Softwarearchitektur SOM: Algorithmus zur Ableitung der KOS-Beziehungsstruktur SOM: Abgeleitetes konzeptuelles Objektschema fiir das Objekt Verkauf SOM: Algorithmus 2 zur Berechnung koppelnder Ereignisse im YES. SOM: VOS fiir das Objekt Verkauf SOM: Ableitung von Interface-Objekttypen. Rahmenwerk fiir die Workflow-basierte Prozessverbesserung. Oberweis: 4-Schichten-Modell fiir Ablauf-Beschreibungssprachen. Lehmann: Methodenneutrale Normierung der erhobenen Aussagen Uberblick iiber die betrachteten Aspekte und Teilaspekte eines Workflows Fachliche Informationen zur Spezifikation von Workflows im Venn-Diagrarnm LINK: Konzeption Modellbildung auf drei Ebenen III Abbildung 5-2: LINK: Verbindung von GPM, WFM und WFI mit dem LINK-Konzept im Uberblick 139 Abbildung 5-3: LINK-Konzept: Metamodell 145 Abbildung 6-1: IV-Anforderung: Wertschiipfungskette 155 Abbildung 6-2: IV-Anforderung: GPM - Uberblick mit sieben Bereichen 162 Abbildung 6-3: IV-Anforderung: GPM - Thema 1 "Kundenanfrage". 164 Abbildung 6-4: IV-Anforderung: GPM - Thema 2 "Gesamtkoordination". 166 Abbildung 6-5: IV-Anforderung: GPM - Thema 3 "BesteliabwickIung" und Thema 4 "Technische Konfiguration". 167 Abbildung 6-6: IV-Anforderung: GPM - Thema 5 "Installation" und Thema 6 "Abschluss Anforderung". 168 Abbildung 6-7: IV -Anforderung: GPM - Thema 7 "Hotline". 168

15 XVII Abbildung 6-8: IV-Anforderung: WFM - "IV-Anforderung bearbeiten" 172 Abbildung 6-9: IV-Anforderung: WFI - PISA-Workflow -Implementiertes Prozessmodell 175 Abbildung 6-10: IV-Anforderung: PISA-Workflow - Eingabemaske 176 Abbildung 0-1: ARIS-Tooiset: Workflow-spezifische Attribute einer Funktion Abbildung 0-2: ARIS-Tooiset: Workflow-spezifische Attribute einer Funktion 2/3 191 Abbildung 0-3: ARIS-Tooiset: Workflow-spezifische Attribute einer Funktion 3/3 192

16 Tabellen Tabelle 2-1: Gegeniiberstellung: Phasen der Workflow-Spezifikation und verwendete Werkzeuge (allgemein) 29 Tabelle 2-2: Ergebnisdokurnente des BPR nach der PROMET-Methode 30 Tabelle 2-3: GPM, WFM und WFI im generischen Architekturrahrnen. 35 Tabelle 3-1: Morphologischer Kasten zur Schnittstellentypisierung 46 Tabelle 3-2: Beispiel fur die Anforderungen an eine Schnittstelle. 47 Tabelle 3-3: ALFABET: Metaobjekte des ALFABET-Metarnodells 56 Tabelle 3-4: ALFABET: Inforrnationen zur Defmition von Properties 59 Tabelle 3-5: ALFABET: Property-Typen. 60 Tabelle 4-1: Die drei Ebenen der IS-Modellierung irn Uberblick 131 Tabelle 6-1: Gegeniiberstellung: Phase der Workflow-Spezifikation und verwendete Werkzeuge (konkret) 151 Tabelle 6-2: IV-Anforderung: GPM-Ubersicht der SOLL-Modelle 161 Tabelle 6-3: IV-Anforderung: GPM - am Beispiel "Kunden Inforrnieren" 165 Tabelle 6-4: IV-Anforderung: WFI - Ubersicht der Modelle 174 Tabelle 0-1: ARIS-Toolset: Ubersicht der fur die Arbeit relevanten Syrnbole 199 Tabelle 0-2: WPDL: Syrnbole - vertikale Notation 204 Tabelle 0-3: Domino-Workflow Architect: Syrnbole 212 Tabelle 0-4: Transforrnationsschritte des Beziehungs-Metarnodells 222

17 Abkurzungsverzeichnis API Application Programming Interface ARIS Architektur integrierter Informationssysteme ASCII American Standard Code for Information Interchange AwS Anwendungssystem BMM Beziehungs-Metamodell BPR Business Process Reengineering CASE Computer Aided Software Engineering CCK Computer-Computer-Kommunikation CMM Capabilty Maturity Modell DBMS Datenbank -Management-System DIN Deutsches Institut fur Normung e.v. EAI Enterprise Application Integration eepk erweiterte Ereignisgesteuerte Prozesskette EPK Ereignisgesteuerte Prozesskette ERM Entity-Relationship-Modell GP Geschiiftsprozess GPM Geschiiftsprozessmodell IS Informationssystem ISO International Organisation for Standardisation IT Informationstechnologie ITIL IT Infrastructure Library IV Informationsverarbeitung MCK Mensch-Computer-Kommunikation MVC Model, View, Controller NDA Needs Driven Approach o. J. ohne Jahr o.v. ohne Verfasser OMT Object Modeling Technique PISA Workflow-Applikation PISA-Workflow bei der SWD-AG SAP Systeme Anwendungen Produkte in der Datenverarbeitung

18 xx SOM SWD-AG UML VKD WAPI WF WFI WFM WfMC WFMS WPDL XML Abkiirzungsverzeichnis Semantisches Objektroodell Stadtwerke Dusseldorf AG Unified Modeling Language V organgskettendiagramm Workflow Management Application Programming Interface Workflow W orkflow-implementierung Workflow-Modell W orkflow-management-coalition Workflow-Management-System Workflow Process Definition Language Extensible Markup Language