Hallo liebe Studenten,

Transkript

1 Hallo liebe Studenten, willkommen im Seminar Mit diesem Schreiben möchte ich erste Informationen über den Verlauf des Seminars für Sie bereitstellen. Dieses Semester haben wir 13 Teilnehmer in unserem Seminar. Eine kurze Beschreibung der einzelnen Themen habe ich am Ende dieses Schreibens für Sie zusammengestellt. Im ersten Schritt werden wir die Themen auf alle Teilnehmer verteilen. Bitte schreiben Sie mir hierzu eine kurze an die Kurs-Adresse und schreiben Sie, ob Sie sich für ein oder mehrere der vorgestellten Themen besonders interessieren. Bitte schreiben Sie auch, falls Sie bereit sind ein beliebiges Thema zu bearbeiten. Das erleichtert mir eine Zuordnung und ich kann zusätzlich noch überprüfen, ob ich alle - Adressen richtig erhalten habe. Danach ist es Ihre Aufgabe, sich ausführlich in Ihr Thema einzuarbeiten. Zu jedem Thema fertigen Sie sowohl eine Ausarbeitung, als auch einen Seminarvortrag an. Der Schwerpunkt beider Arbeiten liegt dabei auf den in der Themenbeschreibung formulierten Fragen. Einarbeiten sollen Sie sich allerdings auch über diese Fragen hinaus. Ich gebe zu jedem Thema einen ersten Hinweis auf verfügbare Literatur, Sie sollten sich aber bei der Bearbeitung Ihres Themas nicht auf die angegebene Literatur beschränken. Ihre Ausarbeitung wird Ihren Kommilitonen bereits vor der Präsenzphase zur Verfügung gestellt. Stellen Sie die Grundlagen Ihres Themas in der Ausarbeitung so verständlich wie möglich dar. Verdeutlichen Sie sich, dass Sie die Ausarbeitung für Ihre Kommilitonen schreiben, weniger für mich. Alle 13 Ausarbeitungen werden von allen Teilnehmern vor der Präsenzphase gelesen. Der Vortrag während der Präsetzphase greift diese Grundlagen der Ausarbeitung noch einmal auf und vertieft diese. Nach jedem Vortrag findet eine Diskussionsrunde statt. In diesem besprechen wir das vorgestellte Thema, diskutieren mögliche Anwendungen und besprechen Zusammenhänge zwischen den einzelnen Themengebieten. Hierzu ist es wichtig, dass Sie die Ausarbeitungen aller Teilnehmer kennen und Ihr eigenes Themengebiet als Experte in den Diskussionsrunden vertreten können. Ihre Leistung im Seminar wird an Ihrer Ausarbeitung, an Ihrem Vortrag, sowie an Ihrer Beteiligung in der Diskussion gemessen. Ausarbeitung: Es gibt keine Formatvorlage. Ihre Arbeit soll mit Abbildungen ca. 10 Seiten umfassen. Die Ausarbeitung wird vor der Präsenzphase von allen gelesen. Die Ausarbeitung beschreibt möglichst klar und verständlich die Grundlagen des jeweiligen Themas. Beginnen Sie Ihre Ausarbeitung mit einem ausführlichen Beispiel. Motivieren Sie Ihr Themengebiet mit Hilfe dieses Beispiels. Gehen Sie am Ende Ihrer Ausarbeitung aber auch auf die formalen Definitionen Ihres Themengebietes ein. Bedenken Sie dabei, dass Ihre Kommilitonen nicht Mathematik studieren. Erklären Sie die vorkommenden Definitionen und Notationen verständlich.

2 Vortrag: Ihr Vortrag dauert 25 Minuten. Nach jedem Vortrag ist genügend Zeit für Diskussion. Ihr Vortrag wiederholt die Inhalte Ihrer Ausarbeitung. Setzen Sie dabei geeignet Schwerpunkte und vertiefen Sie das Verständnis Ihrer Kommilitonen für Ihr Themengebiet. In allen Diskussionen sind Sie der Experte, der Ihr Themengebiet vertritt. Arbeiten Sie sich dementsprechend auch über Ihre Ausarbeitung hinaus in Ihr Thema ein. Termine: Sie senden mir Ihre Ausarbeitungen bis zum zu. Ich werde Ihre Ausarbeitungen lesen und Ihnen Feedback zurücksenden. Sie berücksichtigen mein Feedback, bevor wir am alle Ausarbeitungen an alle Teilnehmer verteilen. Sie erstellen Ihre Präsentation und senden mir diese bis zum zu. Auch diese werde ich einmal durchsehen und Ihnen die Möglichkeit geben sie bis zum Vortrag noch einmal zu überarbeiten. Die Vorträge finden am und in Hagen statt. Bis dahin haben Sie auch die Ausarbeitungen Ihrer Kommilitonen gelesen. Ich bin für Sie unter der Kurs -Adresse erreichbar. Ich biete Ihnen zudem an, dass wir, bevor Sie mit dem Schreiben der Ausarbeitung beginnen und nachdem Sie sich in Ihrem Themengebiet orientiert haben, einen Telefontermin vereinbaren. Im Gespräch können wir dann nochmals Ihr Themengebiet abgrenzen, um zu vermeiden, dass Sie Ihren Kommilitonen in der Ausarbeitung zu viel bzw. zu wenig Inhalt zumuten wollen. Darüber hinaus fände ich es hilfreich, wenn Sie sich auch untereinander vernetzen. Einige der Themengebiete hängen stark zusammen und es könnte sich als hilfreich erweisen sich mit seinen Kommilitonen auszutauschen. Ich schlage deshalb vor, dass ich eine Skype- Gruppe erstelle. Die Teilnahme an dieser ist natürlich freiwillig. Bitte teilen Sie mir in Ihrer mit, ob und wenn ja unter welchem Skype-Namen ich Sie hinzufügen soll. Ist die Gruppe eingerichtet, würde ich diese verlassen. So haben Sie eine Möglichkeit sich ohne Überwachung durch die Kursbetreuung auszutauschen ;) Viel Spaß im Seminar! Robin Bergenthum Im Folgenden finden Sie unsere 13 Themen. Block 1 Grundlagen 1 Formale Sprachen. Formale Sprachen bilden die Grundlage, um Probleme, die wir als Informatiker mit Hilfe eines Rechners lösen wollen, zu beschreiben und zu klassifizieren. Was ist eine formale Sprache? Dabei ist für uns besonders die Klasse der regulären Sprachen interessant! Beschreiben Sie grob die Chomsky-Hierarchie und das so genannte Pumping- Lemma für reguläre Sprachen. Wofür ist es gut? Als Literatur eignet sich jedes Lehrbuch der theoretischen Informatik. So auch zum Beispiel das vierte Kapitel des Lehrbuches Theoretische Informatik von Dirk W. Hoffmann.

3 2 Endliche Automaten. Endliche Automaten sind ein grundlegendes Rechnermodel mit einer einfachen grafischen Darstellung. Was ist ein deterministischer Automat? Was ist ein nichtdeterministischer Automat? Was haben diese Automaten mit regulären Sprachen zu tun? Wie übersetzt man Automaten in reguläre Sprachen und vice versa. Auch hier eignet sich jedes Lehrbuch der Theoretischen Informatik. Zum Beispiel das fünfte Kapitel des Lehrbuches Theoretische Informatik von Dirk W. Hoffmann. 3 Petri Netze. Petri Netze sind (genau wie endliche Automaten) ein Rechnermodel. Die Sprache eines Petri Netze kann so zum Beispiel als endlicher Automat dargestellt werden. Petri Netze eigenen sich aber besonders sobald einzelne Wörter einer Sprache verteilt in einem System ablaufen. Sie liefern damit die Grundlage moderner Buisiness Process Modelling Languages. Was ist ein Petri Netz? Was ist die Schaltregel eines Petri Netzes? Was ist der Erreichbarkeitsgraph (das Transitionssystem) eines Petri Netzes? Als Literatur empfehle ich Ihnen das Lehrbuch Modeling Business Processes von Wil van der Aalst und Christian Stahl und dort besonders Kapitel 3. 4 Modellieren mit Petri Netzen. Der große Vorteil von Petri Netzen ist, dass man mit Ihnen intuitiv modellieren kann. Wie modelliere ich mit Petri Netzen? Was versteht man unter Kausalität und Nebenläufigkeit bei Petri Netzen? Wie und warum erweitert man Petri Netze um Kantengewichte? Als Literatur empfehle ich Ihnen das Lehrbuch Modeling Business Processes von Wil van der Aalst und Christian Stahl und dort besonders Kapitel 4. 5 Workflownetze und Soundness. Workflownetze sind eine besondere Klasse von Petri Netzen. Durch spezielle Anforderungen wird die Klasse aller Petri Netze auf die Klasse der Workflownetze eingeschränkt. Diese Einschränkung ist allerdings nur im Kontext von Arbeitsprozessen (sogenannten Workflows) sinnvoll. Was ist ein Workflownetz und wie unterscheidet es sich zu einem normalen Petri Netz? Wann ist eins dieser Workflownetze sound? Was ist YAWL und was ist das YAWL-Tool? Orientieren Sie sich an dem Lehrbuch Process Mining von Wil van der Aalst. Speziell die Abschnitte zu Workflow Nets und dem Abschnitt zu YAWL. Schauen Sie sich auf jeden Fall auch das YAWL-Tool an. 6 CPN. Coloured Petri Netze erweitern die Klasse der Petri Netze um Variablen. Anstatt normale black Tokens bindet die Schaltregel von Coloured Petri Netzen Variablen und kann diese verändern. Mit dieser Erweiterung lassen sich sowohl Daten eines Prozesses sowie komplexe Kontrollflussstrukturen abbilden. Was ist ein Coloured Petri Net und wie unterscheidet es sich zu einem normalen Petri Netz? Was ist die Sachaltregel für Coloured Petri Netze? Was ist CPN Tools? Grundlegende Literatur finden Sie in den ersten zwei Kapiteln des Buches Coloured Petri Nets von Kurt Jensen und Lars Kristensen. Beide Kapitel sind frei auf der CPN-Tools Homepage verfügbar. Schauen Sie sich auf jeden Fall CPN-Tools an.

4 Block 2 Moderne Prozess Modellierungssprachen 7 Zustandsdiagramme. Zustandsdiagramme sind Teil der Unified Modeling Language der Object Management Group. UML ist die am weitesten verbreitete Sprache im Anwendungsgebiet der Softwareentwicklung. Zustandsdiagramme eigenen sich besonders für die Modellierung der Abfolge von Zuständen eines Systems. Was ist ein Zustandsdiagramm? Was sind die Anwendungsbereiche und wie modelliere ich mit Zustandsdiagrammen? Was ist der Zusammenhang zwischen Zustandsdiagrammen und endlichen Automaten? Als Literatur eignet sich jedes Lehrbuch der UML. Ich überlasse Ihnen die Suche. Sie können auch die online verfügbare Spezifikation der UML zu Rate ziehen. Als Einstieg eignet sich diese jedoch kaum. 8 Aktivitätsdiagramme. Aktivitätsdiagramme sind Teil der Unified Modeling Language der Object Management Group. UML ist die am weitesten verbreitete Sprache im Anwendungsgebiet der Softwareentwicklung. Aktivitätsdiagramme eigenen sich besonders für die Modellierung der Prozesse eines Systems. Wie bei einem Petri Netz stehen hier die Aktionen eines Systems sowie deren Abhängigkeiten im Fokus. Was ist ein Aktivitätsdiagramm? Was sind die Anwendungsbereiche und wie modelliere ich mit Aktivitätsdiagramm? Was ist der Zusammenhang zwischen Aktivitätsdiagramm und Workflow Petri Netzen? Als Literatur eignet sich jedes Lehrbuch der UML. Ich überlasse Ihnen die Suche. Sie können auch die online verfügbare Spezifikation der UML zu Rate ziehen. Als Einstieg eignet sich diese jedoch kaum. 9 BPMN. Die Business Process Model and Notation ist eine grafische Modellierungssprache, um Prozesse und Ziele der Abläufe innerhalb einer Unternehmung zu modellieren. Wie die UML wird diese Sprache mittlerweile durch die Object Management Group gepflegt. Was ist ein BPMN-Modell? Was sind die Anwendungsbereiche und wie modelliere ich mit BPMN? Was ist der Zusammenhang zwischen BPMN und Petrinetzen? Auch zur BPMN gibt es zahlreiche Lehrbücher. Als Beispiel empfehle ich Kapitel 4.7 des Buches Business Process Management von Mathias Weske. 10 EPK. Ereignisgesteuerte Prozessketten ist eine grafische Modellierungssprache, um Prozesse und Ziele der Abläufe innerhalb einer Unternehmung zu modellieren. EPKs wurden von August-Wilhelm Scheer an der Universität in Saarbrücken im Rahmen eines Forschungsprojektes mit SAP zur Beschreibung von Geschäftsprozessen entwickelt. Was ist ein EPK-Modell? Was sind die Anwendungsbereiche und wie modelliere ich mit EPK? Was ist der Zusammenhang zwischen EPK und Petrinetzen? 11 Anwendungsfalldiagramme. Anwendungsfalldiagramme sind Teil der Unified Modeling Language der Object Management Group. UML ist die am weitesten verbreitete Sprache im Anwendungsgebiet der Softwareentwicklung. Anwendungsfalldiagramme eigenen sich besonders für die Modellierung der elementaren Zusammenhänge zwischen einzelnen Funktionen eines Systems. Hierbei geht es weniger um die kausalen Zusammenhänge einzelner Aktivitäten, sondern um die Abhängigkeiten der verfügbaren Anwendungsfälle.

5 Was ist ein Anwendungsfalldiagramm? Was sind die Anwendungsbereiche und wie modelliere ich mit Anwendungsfalldiagrammen? Wie kann man einen einzelnen Anwendungsfall textuell beschreiben? Als Literatur eignet sich jedes Lehrbuch der UML. Ich überlasse Ihnen die Suche. Sie können auch die online verfügbare Spezifikation der UML zu Rate ziehen. Als Einstieg eignet sich diese jedoch kaum. Block 3 Werkzeuge und Algorithmen 12 Process Mining. Im Forschungsbereich des Prozess Mining versucht man Prozessmodelle automatisch aus aufgezeichnetem Verhalten eines Systems zu generieren. Moderne Workflow-Engines generieren sogenannte Log-Files. Ein Log-File ist eine Sequenz von Aktivitäten. Aus diesen werden durch geeignete Algorithmen Prozessmodelle (oftmals Petri Netze) synthetisiert. Was ist Process Mining? Was ist das PROM-Tool? Der Pionier des Process Minings ist Will van der Aalst. Sein Buch Process Mining kann als Literatur genutzt werden. Geben Sie einen Überblick über die Funktionen des PROM-Tools. 13 Petri Netz Synthese. Im Forschungsbereich der Petri Netz Synthese generiert man ein Petri Netz aus einem endlichen Automaten. Ziel ist es, dass der Erreichbarkeitsgraph des Petri Netzes isomorph zum eingegeben endlichen Automaten ist. Dazu benutzt man das mathematische Konzept einer Region. Einen umfassenden, doch sehr technischen Überblick bietet das Buch Petri Net Synthesis von Eric Badouel, Luca Bernardinello und Philippe Darondeau. Im Netz existiert ein Vortrag zur Synthese elementarer Petri Netze von Martin Candrowicz. Dieser Vortrag kann gerne mit seinem Beispiel als Grundlage für Ausarbeitung und Vortrag dienen. Die vorkommenden Notationen müsse jedoch viel verständlicher präsentiert werden.