Prozess-Management-Systeme - Lehrstuhl 14 für Software
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Elektronische Geschäftsprozesse Elektronische Geschäftsprozesse Sommersemester 2014 Prof. Dr. Jakob Rehof TU Dortmund LS XIV Software Engineering Fakultät für Informatik LS XIV Software Engineering Elektronische Geschäftsprozesse Inhalt der Vorlesung I Teil 1 Einführung und Überblick Konzept der Veranstaltung, Inhalt, Rahmenbedingungen Historie betrieblicher Informationssysteme Business Process Management, wichtige Begriffe Teil 2 Funktionalitäten von Process Management Systemen Überblick und Einführung in das PMS AristaFlow Prozessvorlagen und Anwendungsfunktionen Organisationsmodellierung und Bearbeiterzuordnungen Teil 3 Formale Grundlagen von Prozessbeschreibungssprachen Korrektheitsaspekte von Prozessmodellen Klassische Petri-Netze, höhere Petri-Netze Andere Ansätze (ECA, DECLARE, CSP) Elektronische Geschäftsprozesse Inhalt der Vorlesung II Teil 4 Weitere Konzepte von Prozessbeschreibungssprachen Fehler und Ausnahmebehandlung Flexibilität zur Laufzeit Prozessschema-Evolution Foliensätze Bereitgestellt von Prof. Dr. Peter Dadam, Uni Ulm Folien sind als Begleitbuch zur Veranstaltung zu sehen Teile der Folien sind als Selbststudium zu erfassen Veranstaltungskonzept Übungen begleiten, vertiefen und unterstützen die Vorlesung Praktisches Beispiel (AristaFlow) wird sukzessive erarbeitet Homogenes Zusammenspiel beider Veranstaltungen Elektronische Geschäftsprozesse Projekt elektronische Geschäftsprozesse (eGP) 2014 Elektronische Geschäftsprozesse Termine Vorlesungstermine ab dem 07.04.14 immer montags 10-12 Uhr, OH 14, E 02 Feiertage führen zum Ausfall der Vorlesung am 21.04.14 und 09.06.14 Übungstermine ab dem 15.04.14 wöchentlich Übungsgruppe 1: Di, 12:15- 13:00 Uhr (MSW 16, Raum E31) Übungsgruppe 2: Di, 13:15- 14:00 Uhr (MSW 16, Raum E31) Übungsgruppe 3: Mi, 10:15- 11:00 Uhr (OH 14, Raum 304) Übungsgruppe 4: Mi, 11:15- 12:00 Uhr (OH 14, Raum 304) Abschlussklausur 28.07.2014, 16:30- 18:30 Uhr, 60 Min. schriftliche Prüfung (Audimax) 29.09.2014, 15:00- 17:00 Uhr, 60 Min. schriftliche Prüfung Elektronische Geschäftsprozesse Übungen zur Veranstaltung Gruppenzuteilung und Material Anmeldung zur Übung zur Veranstaltung via LSF Elektronischer Arbeitsraum (EWS) Veranstaltungsseite https://ls14-www.cs.tu-dortmund.de Screencasts über AristaFlow auf http://www.aristaflow-forum.de Ablauf der Übungen Abgabe der Lösungen per Mail zum angegebenen Termin (harte DL) Praktische Lösungen müssen ohne Aufwand ausführbar sein Gruppenarbeit bis zu 4 Teilnehmern, jeglicher Versuch von Plagiaten führt zum sofortigen Ausschluss aus der Veranstaltung! Übungsleiter und Ansprechpartner Dipl.-Inf . Nina Harmuth (OH 14, Raum 111), nina.harmuth(AT)cs.tu-dortmund.de Elektronische Geschäftsprozesse Rahmenbedingungen Bachelor-Studierende Studienleistung (BPO) Ist Voraussetzung für die Teilnahme an Modulprüfung • Mindesten 40% der Punkte in den Übungen (in der ersten und zweiten Hälfte) Modulprüfung (BPO) Ist schriftliche Abschlussklausur • Mindestens 40% der Punkte in der Abschlussklausur Diplom-Studierende Leistungsnachweis (DPO) Ist unbenoteter, sog. „Schein“ • Mindestens 40% der Punkte in der Abschlussklausur Fachprüfung (DPO) -> keine Fachprüfung über eGP möglich!! Elektronische Geschäftsprozesse Historie 07.04.2014 Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 8 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Adam Smith (*1723-1790) • „An Inquiry into Nature and Causes of the Wealth of Nations“, 1776 Systematische Untersuchung ökonomischer Zusammenhänge in arbeitsteiliger Welt (industrielle Arbeit in grundlegende Aufgaben zerlegen) Frederick W. Taylor (*1856-1915) • „Scientific Management“, 1911 Rein wissenschaftliche Herangehensweise zur Optimierung von Arbeit, Unternehmen und Unternehmensführung Trennung von disponierender und ausführender Arbeit Zeit- und Bewegungsstudien, Vorgabe Arbeitspensum → Optimierung der Arbeitsabläufe (systematische Prozessanalyse) 07.04.2014 Beginn der klassischen Nationalökonomie 1776 Begründer der wissenschaftlichen Betriebsführung 1911 9 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Henry Ford (*1863-1947) • Fabrikarbeit mit Massenproduktion des ‚Model T‘ Permanentes Fließband zur Produktionssteigerung 84 Einzelschritte als getaktete, monotone Routinetätigkeiten Max Weber (*1864-1920) • „Wirtschaft und Gesellschaft“, 1922 Leistungsfähige Strukturen von Wirtschaft und Verwaltung durch Regeln „Bürokratiemodell“ mit fachlich ausgerichtetem Personal und organisatorischem Modell (Arbeitsteilung, Amtshierarchie… ) 07.04.2014 Konsumgesellschaft Fließbandtechnik von Eli Olds 1902 „Bürokratiemodell“ des Gründervaters der deutschen Soziologie 10 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Fritz Nordsieck (*1906-1984) • „Grundlagen der Organisationslehre“, 1934 „Rationalisierung der Betriebsorganisation“, 1955 Unterscheidung zwischen Betriebsaufbau und Betriebsablauf Betriebliche Aufgaben (sozial-objektivierte Zieles) analysieren, gliedern und auf organisatorische Teilbereiche verteilen Aufgabengliederung (Zerlegung in Unteraufgaben und Arbeitszyklen) Kernstück des Betriebsablaufs „Der Betrieb ist in Wirklichkeit ein fortwährender Prozess, eine ununterbrochene Leistungskette [...] anzustreben ist in jedem Fall eine klare Prozessgliederung“ 07.04.2014 Betriebswirtschaftliche Organisationslehre Gedankliche Grundlage der Prozessorientierung 11 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Arbeitsteiliger Prozess Teilaufgabe 1 Teilaufgabe 2 Teilaufgabe 3 • Aufteilung der Gesamtaufgabe in Teilaufgaben • Bearbeitung der Teilaufgaben durch verschiedene Personen Teilaufgabe 4 → Gesamtzusammenhang für Einzelnen nicht mehr erkennbar → Vertikale Optimierung → Teilaufgabe zum Selbstzweck Optimierung Optimierung angelehnt an [Da10] 07.04.2014 12 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1950er Jahre • Elektrische Schaltkreise 1950er Jahre Programm noch keine Betriebssysteme, jedes Programm musste direkt auf dem zugehörigen Computer ausgeführt werden Datenträger existierten noch nicht, daher wurden Programme fest in Maschine verdrahtet Programme fest in Computersystem verdrahtet 07.04.2014 13 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Erste Host/TerminalSysteme 1960er Jahre • Stapelverarbeitung (batch processing) auf Großrechnern Programme in Form von Lochkartenstapeln über Lochkartenleser in internen Speicher eingelesen Drucker für Datenausgabe 1960er Jahre • Multiprogrammierung auf Großrechnern Gleichzeitiges Ausführen mehrere Programme Mechanismen wie spooling etc. Gastinstanzen Lochkartenleser Drucker • Erste textbasierte Terminals bestehend aus Textbildschirm und Tastatur 07.04.2014 Hostsystem 14 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1960er Jahre • Anwendungsentwicklung „from scratch“ Basisfunktionalitäten hart in monolithischen Anwendungsprogrammen codiert Enge Verbindung von Assembler-Code und Hardware → Portierung von Anwendungen auf neues System ist redevelopmentUnternehmung Redevelopment von Anwendungen für verschiedene Systeme → Anwendungsprogrammierung aufwändig, kostenintensiv und ineffizient 07.04.2014 15 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Mitte 1960er Jahre 07.04.2014 Database Anwendung Anwendungsspezifische Datenspeicher (Dateien) → hoher Programmieraufwand in jeder Anwendung Starke Kopplung zwischen Datenstruktur der Anwendung und des Speichers → hoher Implementations- und Reorganisationsaufwand Redundante Datenspeicherung mehrere Anwendungen → Gefahr der Dateninkonsistenz bei Änderungen Anwendung • Anwendungsspezifische Datenorganisation Funktionalitäten für Speicherung und Beschaffung von Daten in Anwendung selber 1960er Jahre Database Anwendungen überwiegend mainframe-Lösungen als Monolithen mit Dateien 16 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1970er Jahre • Vernetzung Server Based Computing Zentrale Bereitstellung der Ressourcen (Prozessoren, Speicher) Textbasierte Terminals ohne Rechenleistung Verbindung der Terminals mit Großrechnern über serielle Schnittstelle (Koaxialkabel, twisted pair etc.) Problem des konkurrierenden Zugriffs Server Based Computing 1970er Jahre Verbindung der Terminals mit dem Großrechner 07.04.2014 17 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1970er Jahre • Information als wichtige Unternehmensressource verstärktes Interesse an verbundenen (integrierten) Anwendungen Datenbankbasierte Anwendungssysteme → erfordert gemeinsame Nutzung von Daten → erfordert Lösen des Redundanzproblems Management von Daten mit wiederverwendbaren Funktionalitäten Übergang zu datenbankbasierten Anwendungssystemen 07.04.2014 18 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Datenmodelle 1970er Jahre • Management von Daten durch dedizierte Subsysteme Datenbankmanagement-Systeme (DBMS) DBMS Anwendung Anwendung 1970er Jahre Anwendung Hierarchische Datenmodelle und Netzwerkmodelle Ursprung relationaler Datenbanken in relationalem Datenmodell von Edgar Frank „Ted“ Codd → IBM „System R.“ neben Ingres erster Prototyp relationaler DBMS auf Basis von SEQUEL Entwicklung deklarativer Datenmanipulationssprachen (Anfragesprachen), SQL Database Integration von Anwendungen -> Gemeinsame Nutzung von Daten 07.04.2014 19 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1970er Jahre • Darstellung von Daten, Datenanalyse Entity-Relationship (ER) Model mit der Chen-Notation ER-Modell revolutionierte die Datenmodellierung Peter Chen, Chen Pin-Shan (*1947) Grafische Darstellung der Daten und ihrer Beziehungen untereinander (de-facto-Standard für Darstellung von Datenmodellen) noch heute Bestandteil vieler SW-Entwicklungsmethoden und -Tools, Tor zur grafischen Softwareentwicklung, Grundlage für objektorientierte Analyse- und Design-Methoden beeinflusste SW-Werkzeuge von IBM, Microsoft und Oracle → logisches Datenmodell erlaubt systemunabhängige Analyse und Design von Datenstrukturen Grundlage für das Design relationaler Datenbanken 07.04.2014 20 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Mitte 1970er Jahre • Erich Kosiol (*1899-1990) „Organisation der Unternehmung“ Analyse-Synthese-Schema für Aufgaben Arbeitsanalyse: Zerlegung sämtlicher Aufgaben in kleinste Elemente (sog. Gangelemente) zerlegt , Gliederung dieser nach Zwecken Traditionelle Betriebswirtschaftliche Organisationslehre (1976) Aufbauend auf Nordsiecks Arbeiten: Arbeitssynthese: Zusammenfassen dieser Elemente zu effizienten Arbeitsschritten (räumlich, zeitlich, personell), Verteilung auf Organisationseinheiten (sog. Aufgabenträger), inhaltliche und zeitliche (Neu-) Dimensionierung der Aufgaben 07.04.2014 21 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1970er Jahre • Vernetzung von Rechnern ARPAnet (Advanced Research Projects Agency Network) Vorläufer des Internets Projekt des amerikanischen Verteidigungsministeriums zur Verknüpfung von Rechnern, basierend auf packet switching (56 kbit/s) 4 ARPANET-Knoten verbinden Knoten amerikanischer Universitäten SNDMSG und READMAIL erstes E-Mail-System Netzwerkprotokolle NCP (Network Control Program), abgelöst von TCP (Transmission Control Protocol), aufgeteilt in TCP und IP (TCP/IP) Erste FTP-Spezifikation (File Transfer Protocol) 1983 Auslösung des militärischen Teils zu MILNET und Entwicklung von DNS (Domain Name System) 1989 ARPANET abgeschaltet, bzw. zu Internet weiterentwickelt 07.04.2014 22 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1980er Jahre • Desktop Computing (Einrichtung von Bildschirmarbeitsplätzen) Graphische Benutzerschnittstellen für Informationssysteme Kleine, persönliche standalone personal computer durch Mikroprozessoren der 70er Jahre (Apple I & II, Commodore PET, IBM-PC) ‘83: Apple Lisa mit graphischer Benutzeroberfläche Heimcomputer mit TV-Ausgang und Tonausgabe (Commodore C64, Amiga-Reihe, Atari ST) Mehr Rechenleistung, mehr Funktionalitäten Forderung nach Vernetzung der personal computer in Unternehmen → Local Area Network (LAN) 07.04.2014 Desktop Computing & Local Area Network 1980er Jahre Benutzeroberfläche Anwendung DBMS Database Bildschirmarbeitsplätze-> integrierte, datenbandbasierte Online-Informationssysteme 23 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1980er Jahre • Wildwuchs an betrieblichen Unternehmensanwendungen Informationssysteme mit Enterprise Applications Sinkende HW-Preise, höhere Leistungsfähigkeit, „Industrialisierung“ der Software-Entwicklung → Vielzahl an betrieblichen Anwendungen Pools von abteilungsspezifischen Unternehmensanwendungen mit ähnlichen Funktionalitäten Systeme verwalten eigene lokale Daten → schlecht sichtbare Datenabhängigkeiten, hoher Aufwand bei Änderungen Enterprise Applications 1980er Jahre Auftragsverwaltung AV DB DBMS Rechnungsverwaltung DBMS BS RV DB BS Enterprise Applicationen mit redundanten Daten und Datenabhängigkeiten 07.04.2014 24 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1980er Jahre • Integrierte ERP-Systemen (Enterprise Resource Planning) Dateninkonsistenzen beheben Gemeinsame Plattform mit gemeinsamer DB Funktionalitäten durch Menge von Anwendungsmodulen bereitgestellt, die eine Vielzahl einzelner heterogener Unternehmensanwendungen ersetzt Auch sekundäre Prozesse (Beschaffung, Zulieferung, Fertigung, Vertrieb, Rechnungswesen, Finanzwesen, Personalwesen) Wurzel in 70er Jahren MRP I Materialbedarfsplanung in 80er weiterentwickelt zu MRP II Management mit durchgängiger Planung Erste ERP-Systeme von SAP (R2), Oracle, Navision, Sage 07.04.2014 Integrierte ERPSysteme Datenbank 1980er Jahre Client 1 Client 2 Client n ERP Server Application DBMS ERP DB BS Gemeinsame Plattform für Anwendungssysteme mit gemeinsamer Datenbank 25 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1980 Jahre • ERP-Systeme bieten in integrierter Form benötigte Integrierte ERPSysteme Informationen für betriebliche Geschäftsprozesse → Anwendungssysteme auf gemeinsamer Plattform ERP-System angelehnt an [Da10] 07.04.2014 26 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1980 Jahre • ERP-Systeme bieten in integrierter Form benötigte Integrierte ERPSysteme Informationen für betriebliche Geschäftsprozesse → Anwendungssysteme auf gemeinsamer Plattform Abläufe nur in den Köpfen der Mitarbeiter… … und dies i.d.R. auch nur partiell ERP-System angelehnt an [Da10] 07.04.2014 27 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Michael Gaitanides (*1942) • Prozeßorganisation: Entwicklung, Ansätze und Programme prozeßorientierter Organisationsgestaltung, 1983 • Ablauforganisation. In: Handbuch der Organisation, 1992 Michael E. Porter (*1947) Ablauforientierte Oganisationslehre im Fokus, Anfänge der Prozessorientierung • Competitive Advantage: Creating and Sustaining Superior Performance (Vaule Chains/ Wertschöpfungsketten), 1985 • Wettbewerbsvorteile: Spitzenleistungen erreichen und behaupten, 1989 August-Wilhelm Scheer (*1941) • Wirtschaftsinformatik. Referenzmodelle für industrielle Geschäftsprozesse, 1988 • EDV-orientierte Betriebswirtschaftslehre, 1990 07.04.2014 28 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Thomas H. Davenport (*1954) • Process Innovation: Reengineering Work through Information Technology, 1992 Michael Martin Hammer (*1948-2008) / James A. Champy (*1942) Einzug der Prozessorientierung in die Unternehmenspraxis • Reengineering the corporation: a manifesto for business revolution, 1993 • Reengineering Management, 1995 • Das prozessorientierte Unternehmen: Die Arbeitswelt nach dem Reengineering, 1997 07.04.2014 29 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Business Process Reengineering (BPR) • Alle bisherigen Geschäftsprozesse „wegwerfen“ und ITgestützt neu gestalten BPR-Kernidee radikal → in der Praxis nicht durchführbar, da keine Migration • Besser: Erhebung und Analyse bestehender Geschäftsprozesse Anpassung der Geschäftsprozesse durch IT (eigentliches Reengineering) 07.04.2014 30 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1990er Jahre Arbeitsteilung, Analyse der Arbeitsschritte Ablauforganisation in Unternehmen Betriebliche Prozesse, Geschäftsprozesse Unterstützung und Optimierung von Unterstützung der Arbeitsschritte durch Anwendungsprogramme Austausch der Daten zwischen den Anwendungsprogrammen (gemeinsame Datenbasis, Vernetzung der Teilsysteme) Geschäftsprozessen 07.04.2014 31 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1990er Jahre Arbeitsteilung, Analyse der Arbeitsschritte Ablauforganisation in Unternehmen Betriebliche Prozesse, Geschäftsprozesse Unterstützung und Optimierung von Unterstützung der Arbeitsschritte durch Anwendungsprogramme Austausch der Daten zwischen den Anwendungsprogrammen (gemeinsame Datenbasis, Vernetzung der Teilsysteme) Geschäftsprozessen Wie kann ein Unternehmen mit Hilfe von IT unterstützt werden, um betriebliche Prozesse besser organisieren und effizient gestalten zu können 07.04.2014 Wie kann man diese betriebswirtschaftlichen Anforderungen erfüllen, d.h. ein Unternehmen mit Hilfe von IT gezielt und ganzheitlich unterstützen 32 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Zeichen- und Modellierungstools 1990er Jahre • zunehmendes Interesse an rechnerunterstützter Modellierung & Analyse von Prozessen • Aufkommen diverser Zeichen- & Modellierungswerkzeuge (Bonapart, ARIS, …) • zunehmendes Interesse an IT-seitiger („operativer“) Unterstützung von Prozessen Beispiel: Bonapart 07.04.2014 Beispiel: ARIS 33 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 1990er Jahre • Carl Adam Petri (1926-2010) Neue Grundlagen der theoretischen Informatik 2004 Durchbruch der Petri-Netz Theorie aus den 1960ern – Studium der Mathematik, 1962 Promotion zum Doktor der Naturwissenschaft, Dissertationsschrift: „Kommunikation mit Automaten“ – neue Computer-Architektur mit einzelnen, selbstständigen, asynchronen und damit leistungsfähigeren Komponenten (Kellerspeicher) ausgehend von endlichen Automaten – Informatik kann nicht auf sequentiellen Modellen aufbauen, statt EreignisZeit lieber Ursache-Wirkung als Paradigma – Vorstellung globaler Zustände (sequentielle Modelle) zu Gunsten lokaler Zustände aufgeben (Aktionen verändern Komponenten) – axiomatische Theorien der Nebenläufigkeit aufgestellt (zustandsbehaftet durch Marken) 07.04.2014 34 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er Mitte der 90er Jahre „erste Welle“: 1990er 2004 Workflow-Management-Systeme • vorwiegend Unterstützung manueller Tätigkeiten im Vordergrund • erste Idee eines Workflows war „elektronische Umlaufmappe“ • Integration von Anwendungssystemen oft nur rudimentär oder gar nicht vorgesehen Vorgangsmappe Haftzettel Dokumente Aktionen: Laufweg Laufweg • Anlegen • Weiterleiten • Wiedervorlage AP Word, Excel, ... • Ablegen • ... Mappendokumente 07.04.2014 35 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er Mitte der 90er Jahre „erste Welle“: 1990er 2004 Workflow-Management-Systeme Generic Workflow Product Structure der Workflow Management Coalition [WfMC 95] 07.04.2014 36 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er Mitte der 90er Jahre „erste Welle“: 1990er 2004 Workflow-Management-Systeme Workflow Reference Model der WfMC (Workflow Management Coalition) [WfMC 95] 07.04.2014 37 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Silos von EASystemen Ende 1990er Jahre • Domänenabhänige Entwicklung von EA-Systemen Silos von ERP-, SCM- (Supply Chain Management) und CRM(Customer Relationship 1990er Jahre GUI GUI Management) Systemen → Gleiche Probleme wie bei heterogenen UnternehmensAnwendungen Jahre zuvor Application Logic of CRM Systems DBMS Application Logic of ERP Systems CRM DB BS DBMS ERP DB BS GUI Application Logic of SCM Enterprise Applications with redundant data Systems and date dependies DBMS SCM DB BS 07.04.2014 38 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 1990er Jahre • „Verschaltung“ von EA-Systemen (bilaterale Kopplung) • anfangs bilateral verkoppelt → hohe Komplexität, hoher Pflegeaufwand EAKopplung Beispiel: Bilaterale Kopplung 07.04.2014 39 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 EAI Ende 1990er Jahre • „Integration“ von EA-Systemen (Kopplung über Nachrichtenbus) • heute „Enterprise Application Integration“ (EAI) Bridge Enterprise Service Bus put msg get msg Beispiel: Kopplung mittels Message-Orientierter Middleware (MOM) 07.04.2014 40 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Seit ca. 2004 „zweite Welle“: Prozess-Management-Systeme auf Basis von SOA Fertigwarenlager Wareneingang WE-Lager Konstruktion Versand Auftragsbearbeitung WE-Kontrolle Produktplanung Einkauf Buchhaltung Auftragsannahme Rechnungsprüfung Fertigung 07.04.2014 angelehnt an [Da10] 41 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Seit ca. 2004 „zweite Welle“: Prozess-Management-Systeme • Ziel: umfassende Prozessunterstützung (Prozessmanagement) • Infragestellen der monolithischen ERP-Architekturen → service-orientierte Architekturen (SOA) → individuell aufrufbare Anwendungsfunktionen (Services) → „Auflösen“ der monolithischen Systeme angelehnt an [Da10] 07.04.2014 42 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Seit ca. 2004 „zweite Welle“: Prozess-Management-Systeme • Ziel: umfassende Prozessunterstützung (Prozessmanagement) • Infragestellen der monolithischen ERP-Architekturen → service-orientierte Architekturen (SOA) → individuell aufrufbare Anwendungsfunktionen (Services) → „Auflösen“ der monolithischen Systeme S1 S2 07.04.2014 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 43 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Seit ca. 2004 „zweite Welle“: Prozess-Management-Systeme • Ziel: umfassende Prozessunterstützung (Prozessmanagement) • Infragestellen der monolithischen ERP-Architekturen → service-orientierte Architekturen (SOA) → individuell aufrufbare Anwendungsfunktionen (Services) → „Auflösen“ der monolithischen Systeme Process-Management-System S1 S2 07.04.2014 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 44 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 Allgemeiner Ansatz: Process Management Systeme Trennung von Prozesslogik und Anwendungslogik Process-Management-System Kaufteile beschaffen Ware prüfen Ware versenden Rechnung erstellen angelehnt an [Da10] 07.04.2014 45 Elektronische Geschäftsprozesse Historie Beginn 1950er 1960er 1970er 1980er 1990er 2004 IST-Zustand Prozessorientierte Denkweise kommt in Unternehmen an Erstmals stehen Technologien zur Verfügung, mit denen prozessorientierte Unternehmensanwendungen entwickelt werden können 07.04.2014 46 Elektronische Geschäftsprozesse Wichtige Begrifflichkeiten Prozess-Orchestrierung • Komposition mehrerer (Web-) Services, welche einen ausführbaren Prozess (Workflow) realisieren [W3C] • Geschäftsprozesslogik (Reihenfolge und Ausführungsbedingungen der Aufrufe firmeninternen und externer (Web-) Services) aus Perspektive des Beteiligten Kontrollfluss (control flow) • Zeitliche Abfolge (Reihenfolge) einzelner Prozessschritte (Aktivitäten) 07.04.2014 47 Elektronische Geschäftsprozesse Wichtige Begrifflichkeiten Basis-Strukturierungsmöglichkeiten des Kontrollflusses • Sequentielle Ausführung • Alternative Ausführung (XOR Split/Join) • Parallele Ausführung (AND Split/Join) • Iterative Ausführung (Schleifen; Loop) 07.04.2014 A B C A B C D A B C D A B D 48 Elektronische Geschäftsprozesse Wichtige Begrifflichkeiten Datenfluss (data flow) • Daten, die bei der Ausführung des Workflows zwischen den Aktivitäten ausgetauscht werden Realisierungsformen des Datenflusses • Explizite Modellierung des Datenflusses • Keine Modellierung des Datenflusses Kontrollfluss = Datenfluss (sog. „control flow token“ beinhalten Datencontainer) Kein Wissen über Datenfluss, d.h. Prozessschritte „versorgen sich selbst“ 07.04.2014 49 Elektronische Geschäftsprozesse Wichtige Begrifflichkeiten Grundsätzliches zu Datenflüssen • Bei Modellierung oder Implementierung von Aktivitäten vorgeben ob/ welche Input- bzw. Output-Parameter die Aktivität hat ob die Versorgung eines Parameters obligatorisch oder optional ist ob die Aktivität Seiteneffekte im Sinne versteckter Datenflüsse hat ob Identifier oder gesamter Datensatz übergeben wird Welche Art von Parametern zugelassen sind ( Variablen, RecordStrukturen, XML-Dokumente, Referenz auf einen Dokumentenordner, …) • Vollständiges Wissen über Datenflüsse ermöglicht Erkennen etwaiger Widersprüche zum Kontrollfluss Erkennen unvollständiger Versorgung von Aufrufparametern bereits zur Modellierungszeit 07.04.2014 50 Elektronische Geschäftsprozesse Unsere Terminologie – Prozesse – Business Process/ Geschäftsprozess fachlicher / betrieblicher Arbeitsablauf in einem Unternehmen gemäß der strategischen Unternehmensausrichtung und Organisationsstruktur, zum Erlangen eines Unternehmensziels, der IT-technisch unterstützt sein kann, es nicht muss Workflow modellierte, IT-technische Realisierung eines strukturierten Geschäftsprozesses, die ausführungsspezifische Details enthält und automatisiert durch die Engine eines WfMSystems zur Ausführung gebracht werden kann 07.04.2014 Elektronischer Geschäftsprozess modellierter, fachlicher, zeit- logischer Ablauf von Arbeitsschritten, der ITtechnisch unterstützt wird. Er wird durch die Engine eines WfM-Systems zur Ausführung gebracht oder durch die Engine eines InformationsSystems 51 Elektronische Geschäftsprozesse Wichtige Begrifflichkeiten Business Process Management • Betriebswirtschaftliches (business) BPM vs. Technologisches (technology) BPM Fachlichkeit von Prozessen (GP) IT-Unterstützung von Prozessen Prozesse sind betriebliche Abläufe Prozesse können (autom.) ausgeführt werden Betriebswirtschaftliches BPM (informations-) technologisches BPM Methoden zur • Geschäftsprozessanalyse • Grafischen Repräsentation von GPs • Geschäftsprozessoptimierung • Ablauforganisation IT-technische Unterstützung zum / zur • Management mit Hilfe von IT-Systemen • Automatisierung von Prozessen • Realisierung von Prozessen • Ausführung von Prozessen Fachlicher Prozess / Ablauf Workflow / Workflow Management Sichten auf BPM nach IDS Scheer [TS06] 07.04.2014 52 Elektronische Geschäftsprozesse Unsere Definition – Business Process Management (BPM) – Ganzheitliches BPM • Managementkonzept, das Methoden und Techniken bereitstellt, mit deren Hilfe operationale GPs sowohl hinsichtlich menschlicher als auch anwendungsorientierter Aspekte modelliert, gesteuert, simuliert und ihre entsprechenden Workflow-Spezifikationen mittels Software implementiert, automatisiert ausgeführt, analysiert und optimiert werden können Ganzheitliches Business Process Management Betriebswirtschaftliches BPM Modellierung und Analyse eines Geschäftsprozesses, Managementphilosophie im Unternehmen (Diskussions- und Entscheidungsgrundlage) (informations-) technologisches BPM Modellierung, Implementierung, (autom.) Ausführung, Monitoring und Analyse entsprechender ausführbarer Workflow-Spezifikationen, EAI Kombinierte Definition von BPM aus Weske und van der Aalst [NH10] 07.04.2014 53 Elektronische Geschäftsprozesse Modellierung von Prozessen Zweckorientierung • Differenzierung notwendig, ob Prozess modelliert wird Als Diskussions- und Entscheidungsgrundlage für das Management Als Vorgabe für die technische Umsetzung Für quantitative Untersuchungen verschiedener Prozessalternativen Zur Erstellung von Organisationshandbüchern … Problematik • Vollständige Erfassung der Abläufe notwendig • Meist stark vergröberte Sicht auf den Prozess • Bei Verzweigungen oft Auswahlwahrscheinlichkeiten für alternative Pfade (zur Durchführung von Analysen und Simulationen) statt konkrete Prädikate hinterlegt 07.04.2014 54 Elektronische Geschäftsprozesse Modellierung von Prozessen Zwecke und Anforderungen • Diskussions- und Entscheidungsgrundlage für Management Diskussion auf unterschiedlichen Hierarchieebenen mit unterschiedlichen Personengruppen mit unterschiedlichem Wissen und Interesse • Höheres Management • Fachabteilung • Technische Ebene Strategische Ebene Operative Ebene Ausführungs- und Umsetzungsebene ↔ unterschiedliche Anforderungen an Art, Darstellung und Detaillierungsgrad der Modellierung 07.04.2014 55 Elektronische Geschäftsprozesse Abstraktionsebenen der Prozessmodellierung Ebene 1 Strategisches Prozessmodell Fachliche Ebene („Business“) Technische Ebene („IT“) Inhalt: Prozess im Überblick Ziel: Schnelles Verständnis Inhalt: Operative Abläufe Ziel: Arbeits- und Umsetzungsgrundlage Ebene 2 Operatives Prozessmodell Ebene 3a Technisches Prozessmodell Ebene 3b Implementierung von Anwendungsfunktionen Ebene 3b IT-Spezifikation Ebene 4b Konventionelle Implementierung Inhalt: Technische Details Ziel: Umsetzung Angelehnt an [FRH10] 07.04.2014 56 Elektronische Geschäftsprozesse Referenzmodelle der Prozessmodellierung Domänengetrieben • SCOR (Supply-Chain-Operations-Reference-Model) • eTOM (Telecom Operations Map) • ITIL (IT Infrastructure Library) 07.04.2014 57 Elektronische Geschäftsprozesse Zusammenhang zwischen GP und Workflow Zweckorientierung • Ein elektronisch unterstützter Prozess deckt meist nur Teile des gesamten Prozesses ab • Für die Prozessoptimierung wird jedoch eine „globale Perspektive“ benötigt, d.h. Wissen über den Prozess als Ganzes Herausforderung • Darstellung des Prozesses auf verschiedenen Abstraktionsebenen bzw. Detaillierungsgraden mit unterschiedlichem Fokus bzw. Zweck: Verständlichkeit (je nach Zielgruppe unterschiedliche Bedürfnisse) Analysier- und Simulierbarkeit (Schätzung von Kosten und Ausführungszeiten) … Ausführbarkeit von Instanzen des Prozessmodells (WF-Modell) 07.04.2014 58 Elektronische Geschäftsprozesse Lifecycle des Business Process Managements GeschäftsprozessModellierung Monitoring GeschäftsprozessRestrukturierung Ausführung ProzessOptimierung GP-Modellierung & GP-Optimierung Geschäftsstrategieentwicklung Geschäftsprozessanalyse Simulation und Analyse Workflow- Management 07.04.2014 Workflowmodellierung 59 Elektronische Geschäftsprozesse Abstraktionsebenen der Prozessmodellierung Ebene 1 Strategisches Prozessmodell Fachliche Ebene Fachliche Ebene („Business“) („Business“) Technische Ebene („IT“) Inhalt: Prozess im Überblick Ziel: Schnelles Verständnis Ebene 2 Operatives Prozessmodell Ebene 3a Technisches Prozessmodell Ebene 3b Implementierung von Anwendungsfunktionen Inhalt: Operative Abläufe Ziel: Arbeits- und Umsetzungsgrundlage Ebene 3b IT-Spezifikation Ebene 4b Konventionelle Implementierung Inhalt: Technische Details Ziel: Umsetzung Angelehnt an [FRH10] 07.04.2014 60 Elektronische Geschäftsprozesse Abstraktionsebenen der Prozessmodellierung Ebene 1 Strategisches Prozessmodell Fachliche Ebene („Business“) Technische Ebene („IT“) Inhalt: Prozess im Überblick Ziel: Schnelles Verständnis Ebene 2 Operatives Prozessmodell Ebene 3a Technisches Prozessmodell Ebene 3b Implementierung von Anwendungsfunktionen Inhalt: Operative Abläufe Ziel: Arbeits- und Umsetzungsgrundlage Ebene 3b IT-Spezifikation Ebene 4b Konventionelle Implementierung Inhalt: Technische Details Ziel: Umsetzung Angelehnt an [FRH10] 07.04.2014 61 Elektronische Geschäftsprozesse Abstraktionsebenen der Prozessmodellierung Ebene 1 Strategisches Prozessmodell Fachliche Ebene („Business“) Technische Ebene („IT“) Inhalt: Prozess im Überblick Ziel: Schnelles Verständnis Ebene 2 Operatives Prozessmodell Ebene 3a Technisches Prozessmodell Ebene 3b Implementierung von Anwendungsfunktionen Inhalt: Operative Abläufe Ziel: Arbeits- und Umsetzungsgrundlage Ebene 3b IT-Spezifikation Ebene 4b Konventionelle Implementierung Inhalt: Technische Details Ziel: Umsetzung Angelehnt an [FRH10] 07.04.2014 62 Elektronische Geschäftsprozesse Abstraktionsebenen der Prozessmodellierung Ebene 1 Strategisches Prozessmodell Fachliche Ebene („Business“) Technische Ebene („IT“) Inhalt: Prozess im Überblick Ziel: Schnelles Verständnis Ebene 2 Operatives Prozessmodell Ebene 3a Technisches Prozessmodell Ebene 3b Implementierung von Anwendungsfunktionen Inhalt: Operative Abläufe Ziel: Arbeits- und Umsetzungsgrundlage Ebene 3b IT-Spezifikation Ebene 4b Konventionelle Implementierung Inhalt: Technische Details Ziel: Umsetzung Angelehnt an [FRH10] 07.04.2014 63 Elektronische Geschäftsprozesse ARIS (Architektur integrierter Informationssysteme) Haus • 1991 Prof. August-Wilhelm Scheer • Ziel des Konzepts: Vollständige Erfüllung der Anforderungen bzgl. Effizienz und Kostenreduktion betrieblicher Informationssysteme • Unterteilung des Systems in Sichten und Ebenen zur passenden Beschreibung einzelner Bereiche mit speziellen Methoden Sichten auf das BPM nach IDS Scheer [TS06] 07.04.2014 64 Elektronische Geschäftsprozesse ARIS (Architektur integrierter Informationssysteme) Haus Drei-Ebenen-Architektur Fachkonzept: • Darstellung des betriebswirtschaftlichen Problems (Träger des Anwendungskonzepts), so dass es in Lösungen der IT umgesetzt werden kann Datenverarbeitungskonzept (DV) • Dient der Anpassung des Fachkonzepts an Anforderungen zur IT-Umsetzung in allgemeiner, von Implementierung unabhängiger Form (lose Kopplung) Implementierung • Sichten auf das BPM nach IDS Scheer [TS06] 07.04.2014 Hard- und Softwaregetriebene Umsetzung des DV-Konzepts als computergestützte Realisierung des Fachkonzepts 65 Elektronische Geschäftsprozesse ARIS (Architektur integrierter Informationssysteme) Haus Organisation Organisationsstruktur, Struktur und Beziehungen und Zusammenfassung zu Organisationseinheiten, Aufbauorganisation Daten Informationsobjekte Elemente der Datensicht werden von Funktionen bearbeitet Steuerung Funktion Integration aller Sichten zur Beschreibung der GP Funktionen (Teilund Elementarfunktionen) Modellierungselemente aller Sichten in logischzeitlichem Ablauf Informationsinput und umgewandelter Output Fünf-Sichten-Architektur Organisationssicht Funktionssicht Datensicht Leistungssicht Steuerungssicht Leistung Dienst-, Sach- und finanzielle Leistungen, Unterscheidung zwischen Leistungsbedarf (Auslöser) und Leistungen (Produkte) Sichten auf das BPM nach IDS Scheer [TS06] 07.04.2014 66 Elektronische Geschäftsprozesse EPK (Ereignisgesteuerte Prozesskette) • 1992 im Rahmen eines Forschungsprojekts des Instituts für Wirtschaftswissenschaften unter August-Wilhelm Scheer in Zusammenarbeit mit der SAP AG zur semiformalen, grafischen Beschreibung von Geschäftsprozessen entwickelt • Methode zur Sichten-orientierten Modellierung von Geschäftsprozessen im Rahmen des ARIS-Hauses • Beschreibung des Geschäftsprozesses als zeitlich-logische Abfolge betriebswirtschaftlicher Aufgaben mit dem Ziel der Leistungserstellung • Zentraler Bestandteil der SAP-Referenzmodell und der ARISKonzepte (Grundlage modellgetriebener Ansätze für durchgängiges, werkzeuggestütztes betriebswirtschaftliches BPM) 07.04.2014 67 Elektronische Geschäftsprozesse eEPK (erweiterte Ereignisgesteuerte Prozesskette) Ereignis: Vorbedingung für das Auslösen einer Funktion Ereignis oder realisierte Nachbedingung einer Funktion Funktion: Repräsentiert eine im GP auszuführende Funktion Tätigkeit (weitere Aufteilung möglich) EPK XOR Logische Verknüpfungen: UND (), ODER () und XOR ( alternative XOR-Symbole: , ) Kontrollfluss, Verbindungselement Informationsobjekt Organisationseinheit 07.04.2014 Informationsobjekt: Informationen, die von einer Funktion gelesen oder geschrieben wird Organisationseinheit: Organisationseinheit, die für die Durchführung einer Funktion zuständig/ verantwortlich ist 68 Elektronische Geschäftsprozesse EPK (Kurzeinführung) – Beispiel – Ereignis 1 aktiviert Funktion 1 erzeugt Ereignis 2 07.04.2014 XOR erzeugt Ereignis 3 69 Elektronische Geschäftsprozesse eEPK (Kurzeinführung) – Konventionen – • Anordnung des Kontrollflusses von oben nach unten • bei Bedarf Platzierung der logischen Verknüpfungsoperatoren in zweigeteiltem Kreis obere Hälfte gibt an, wie die einmündenden Kontrollflüsse (ausgehend von Ereignissen oder Funktionen) verknüpft werden (Join) untere Hälfte gibt an, wie die ausgehenden Kontrollflüsse realisiert werden (Split) XOR • Mündet nur eine Kante ein oder geht nur eine Kante vom Verknüpfungssymbol aus, so verzichtet man i.d.R. auf den zweigeteilten Kreis 07.04.2014 70 Elektronische Geschäftsprozesse eEPK (Kurzeinführung) – Modellierungsregeln I – 1. Regel • Einem Ereignis folgt stets eine Funktion und einer Funktion immer ein Ereignis 2. Regel • Das Startereignis muss eingetreten sein, damit die erste Funktion stattfinden kann • Das Schlussereignis liegt vor, nachdem die letzte Funktion ausgeführt wurde • Am Anfang und am Ende einer EPK stehen nur Ereignisse und nie Funktionen 3. Regel • Es können nur Elemente gleichen Typs mittels Operatoren verknüpft werden, d.h. entweder nur Ereignisse oder nur Funktionen 07.04.2014 71 Elektronische Geschäftsprozesse eEPK (Kurzeinführung) – Modellierungsregeln II – 4. Regel • Einem auslösenden Ereignis dürfen keine alternativen Funktionen folgen, da Ereignisse keine Entscheidungskompetenz haben und somit nicht zwischen verschiedenen Ausführungspfaden auswählen können Kunde hat Ware bestellt Kunde hat Ware bestellt Prüfen, ob Ware vorhanden XOR Lieferung ausführen 07.04.2014 XOR Absage senden Ware vorhanden Ware nicht vorhanden Lieferung ausführen Absage senden 72 Elektronische Geschäftsprozesse eEPK (Kurzeinführung) – Modellierungsregeln III – 5. Regel • Wenn eine Aufspaltung in mehrere Pfade erfolgt, müssen der „Split-“ und der „JoinOperator“ identisch sein, dies besagt, dass AND-Split, mit AND-Join, OR-Split mit OR-Join und XOR-Split mit XOR-Join abgeschlossen werden soll Kunde hat Ware bestellt Prüfen, ob Ware vorhanden XOR Ware vorhanden Ware nicht vorhanden Lieferung ausführen Absage senden Lieferung ausgeführt Absage versendet XOR Vorgang abschließen 07.04.2014 73 Elektronische Geschäftsprozesse eEPK (Kurzeinführung) – Zusammenfassung IV – Verknüpfungsoperatoren entweder oder Auslöser: Ereignis Auslöser: Funktion und oder xor xor xor Auslöser: Funktion Funktion 07.04.2014 xor Ereignis 74 Elektronische Geschäftsprozesse Screenshot ARIS Toolset 07.04.2014 75 Elektronische Geschäftsprozesse eEPK (Kurzeinführung) – Abschließende Bemerkung – • In der Praxis – insbesondere bei großen Unternehmen– sehr weit verbreitet • Gute Toolunterstützung • Modellierungsart führt schnell zu großen Modellen • Gestaltungsregeln sind Empfehlungen und werden von BPMWerkzeugen i.d.R nur rudimentär überprüft (Gestaltungsfreiheit) → große Probleme bei der Abbildung von eEPKs auf ausführbare Prozessmodelle 07.04.2014 76 Elektronische Geschäftsprozesse Literatur • [Da10] Dadam, Peter: VL Betriebliche Informationssysteme 2010. • [FRH10] Freund, Jakob, Bernd Rücker und Thomas Henninger: Praxishandbuch BPMN [inklusive BPMN 2.0]. Hanser, München, 2010. • [Hol 95] Hollinhsworth, D.: Workflow Management Coalition- The Workflow Reference Model. Technischer Bericht, Workflow Management Coalition, Januar 1995. • [NH 10] Harmuth, Nina: Business Process Model and Notation 2.0 – Evaluierung der Spezifikation und Ableitung einer formalen Semantik an ausgewählten Sprechelementen auf Basis von Petri-Netzen, Dortmund, 2010 • [TS06] O. Thomas and A. -W. Scheer: Tool Support for the Collaborative Design of Reference Models –A Business Engineering Perspective. Proceedings of the 39th Hawaii International Conference on System Sciences 2006. • [Wes07] Weske, Mathias: Business Process Managmenet: Concepts, Languages, Architectures. Springer, München, 2007. • [W3C] Haas, Hugo; Brown, Allen: W3C Web Services Glossary (2004). http://www.w3.org/TR/ws-gloss/ (Abruf 01.04.14) 07.04.2014 77
