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V l Wi t h ft i f tik IIVorlesung Wirtschaftsinformatik IIModellierung betrieblicher Informationssysteme

Sommersemester 2007TU Cl th lTU Clausthal

http://winf.in.tu-clausthal.de

Jörg Müller

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, 2006.

(Fi k 2004) A Fi k V l M d lli I f ti t U i ität(Fink, 2004) A. Fink. Vorlesung Modellierung von Informationssystemen. Universität Hamburg, Sommersemester 2004.

(Papazoglou+, 2006) M. P. Papazoglou und P.M.A. Ribbins. e-Business: Organizational and Technical Foundations. Chapter 12, e-Business Modeling. J h Wil & S 2006John Wiley & Sons, 2006.

(Scheer/Martin 2006) A.W. Scheer, G. Martin. Vorlesung Informationssysteme –Geschäftsprozesse. Universität des Saarlandes, 2006.

(Scheer, 2002) A.W. Scheer. ARIS – Vom Geschäftsprozess zum ( , ) pAnwendungssystem. 4. Auflage, Springer-Verlag, 2002.

(Scheer, 1998) A.W. Scheer. ARIS – Modellierungsmethoden, Metamodelle, Anwendungen. 3. Auflage, Springer-Verlag, 1998.

(Seidlmeier 2002) H Seidlmeier Prozessmodellierung mit ARIS Vieweg-Verlag(Seidlmeier, 2002) H. Seidlmeier. Prozessmodellierung mit ARIS. Vieweg-Verlag, 2002.

(Sinz, 2006) E. J. Sinz. Tutorial: Modellierung von Informationssystemen. MKWI'2006, Passau, Februar 2006.

Wirtschaftsinformatik © Prof. Dr. Jörg P. Müller, 2007 2

Überblick

1. Einführung

2. Methodische Grundlagen der Modellierung

3. Formale Modellierung: Petri-Netze

4. Geschäftsprozessmodellierung mit der Architektur Integrierter p g gInformationssysteme (ARIS)

5. Semantik von EPKs5. Semantik von EPKs

6. Produktbezogene Modellierung


Vorlesung Wirtschaftsinformatik IIModellierung von InformationssystemenModellierung von InformationssystemenSommersemester 2007

Kapitel 1: Einführung

Ziele dieses Kapitels

• Motivation• Grundlegende BegriffsdefinitionenGrundlegende Begriffsdefinitionen• Fallbeispiele• Aufbau der VorlesungAufbau der Vorlesung


Fallbeispiel: AutovermietungQuelle: (Fink, 2004, Kap. 1)


Fallbeispiel: Modellierung von Abläufen / Prozessen

Reservierung

Check-In Fakturierung

W l h Z k h t i M d ll?

Check-Out Schadens-bearbeitung

• Welchen Zweck hat so ein Modell?• Was bedeuten die einzelnen Elemente des Modells (Semantik)?• Wie erstellt man ein solches Modell?• Wie erstellt man ein solches Modell?


Fallbeispiel: Modellierung von Zuständen / Daten

Quelle: (Fink, 2004, Kap. 1)Que e ( , 00 , ap )


Fallbeispiel: Modellierung von Funktionen / Daten

KundendateiAktuelle

MietvorgängeKundenangaben

FZ Status Neuer MietvorgangFZ-Datei Check-OutFZ-Status Neuer Mietvorgang

Reservierungs-Datei

Reservierung

Check-InFZ-Status


Fallbeispiel: Referenzmodelle in einem Großunternehmen• Siemens AG: Aufbau eines "Referenzprozesshauses"• Hierarchische Darstellung aller Prozesse als Soll-ProzesseHierarchische Darstellung aller Prozesse als Soll Prozesse• Verwendung der ARIS-Methodologie (s.u.)• ProzessartenProzessarten

– Management-Prozesse– Geschäftsprozesse (direkte Wertschöpfung)– Unterstützende Prozesse

• Hauptziele– Dokumentation von Best Practice-Ansätzen– Vereinheitlichung von Terminologie und Denkweise

G– Grundlage zur Leistungsbewertung


Referenz-Prozesshaus

• Verbindliche generische Basis für das Prozess-Management in den Bereichen undin den Bereichen und Regionen

• Beschreibt Management-, G äf SGeschäfts- und Support-Prozesse von Siemens als Referenzprozesse (= Soll)

• Bildet die unterschiedliche Geschäftsarten (Produkt-, System-, Anlagen- und Dienstleistungsgeschäft) abGrundlage für einheitliche Verfahren zur Prozessbewertung


Hierarchische Strukturierung erlaubt inkrementelle Umsetzbarkeit der Referenzprozesse

Wirtschaftsinformatik © Prof. Dr. Jörg P. Müller, 2007 12[Quelle: Siemens CIO]

Definition der Prozessqualität

ngDefinition

standardisierter

Definition von

Kennzahlen

Definition quantitativer Zielvorgaben tli

che

chre

ibun

Meilensteine für Referenzprozesse

(Key performance indicators)

(Balanced Scorecard-Methode)Ei

nhei

tze

ssbe

sc

Delivery lead time Benötigte Zeit von "Order Entry" bis "Product on Site“ bzw. "Ready for Acceptance”

Proz

Delivery reliability Übereinstimmung des tatsächlichen Lieferdatums mit dem (dem Kunden gegenüber) bestätigten Lieferdatum

Delivery capabilityÜbereinstimmung zwischen Kundenwunschdatum und bestätigtem Lieferdatum

D li lit

Compliance with requested date Übereinstimmung zwischen Kundenwunschdatum und tatsächlichem Lieferdatum

Delivery qualityQuote vollständiger, dokumentierter Auslieferungen ohne Beschädigungen an Verpackung und Ware


Beispiel: Meilensteindefinitionen

Kunde

Unternehmen

Transport-Logistik

Beispiel: PKI-Kennzahlen Logistik

Durchlaufzeit des AuftragsBenötigte Zeit von "Order Entry" bis “Material on Site“ bzw. "Ready for Acceptance”for Acceptance

LiefertreueÜbereinstimmung des tatsächlichen Lieferdatums mit dem (dem Kunden gegenüber) bestätigten LieferdatumKunden gegenüber) bestätigten Lieferdatum

LieferfähigkeitÜbereinstimmung zwischen Kundenwunschdatum und bestätigtem LieferdatumLieferdatum

Erfüllung des KundenwunschsdatumÜbereinstimmung zwischen Kundenwunschdatum und tatsächlichem Lieferdatum

LieferqualitätQuote vollständiger, dokumentierter Auslieferungen ohne Beschädigungen an Verpackung und Ware

tatsächlichem Lieferdatum

Beschädigungen an Verpackung und Ware


Geschäftsprozessmanagement

Organisationsstrukturen

G häft d lliGeschäftsprozessmodellierungLeistungserstellung transparent machen

GeschäftsprozessoptimierungKundenbedarf erkennen und

im Prozess umsetzen

Markt/Kunden

Markt/Kunden

im Prozess umsetzen

GeschäftsprozessmanagementLeistungsprozesse ständig steuern,

unterstützen, weiterentwickeln


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)A t Wilh l S h A hit kt i t i t• August-Wilhelm Scheer: Architektur integrierter Informationssysteme (ARIS); Ereignisgesteuerte Prozessketten; Wirtschaftsinformatik: Referenzmodelle für o ess ette ; tsc a ts o at e e e ode e üindustrielle Geschäftsprozesse

• Objektorientierung: (1980: Smalltalk80, Mitte 90er: UML)


Definition: Modell (nach Sinz, 2006)

Informal: • Ein Modell ist ein System, welches ein anderes SystemEin Modell ist ein System, welches ein anderes System

zweckorientiert abbildet

Formal:• Ein Modell ist ein 3-Tupel (So, Sm, f) mitp ( o m )

– So: Objektsystem; wird abgebildet– Sm: Modellsystem; stellt Abbild des Objektsystems dar– f: Modellabbildung; Abbildungsbeziehung zw. So und Sm


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

K t kti d M d ll t t B ht i it– Konstruktion des Modellsystems unter Beachtung einer mit dem Nutzungszweck und der Modellierungsmethodik abgestimmten Modellabbildung f


Modellierung und Abstraktion

• Modellierung verwendet Abstraktion • Der Sachverhalt in Sm wird gegenüber So verkürztDer Sachverhalt in Sm wird gegenüber So verkürzt

dargestellt• "Konzentration auf das Wesentliche" • Relevante Sachverhalte werden typisiert• Nicht-relevante Sachverhalte werden nicht dargestelltg


Nutzung von Modellen

• Reduktion von Komplexität durch Abstraktion– Durch das Merkmal der Verkürzung leisten Modelle einen g

Beitrag zur Bewältigung der Komplexität realer Sachverhalte• Kommunikation

– zwischen Modellierer und Nutzer oder– zwischen verschiedenen Modellierern

üb d i M d ll d t llt S h h lt d iüber den im Modell dargestellten Sachverhalt und in Hinblick auf die Erreichung des Nutzungszwecks

• Dokumentation von Systemen oder Verfahren• Dokumentation von Systemen oder Verfahren– S. Siemens Referenzprozesshaus


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


Möglichkeiten der inhaltlichen Abgrenzung

• Modellierung des gesamten Ausschnitts des betrieblichen Systems

• Modellierung des informationsverarbeitenden Teilsystems des betrachteten Ausschnitts eines betrieblichen Systems

I f ti tInformationssystem• Modellierung der maschinellen (computerbasierten)

Aufgabenträger für das InformationssystemAufgabenträger für das InformationssystemAnwendungssystem


Informationssysteme vs. Anwendungssysteme

• Definition Informationssystem (WKWI):„Informationssysteme sind soziotechnische Systeme, die y ymenschliche und maschinelle Komponenten als Aufgabenträger umfassen, die voneinander abhängig sind, ineinandergreifen und/oder zusammenwirken.“

• Informationssystem als umfassenderer Begriff („soziotechnische Systeme“)A d t i Si• Anwendungssysteme im engeren Sinne: Software, die für ein konkretes betriebliches Anwendungsgebiet eingesetzt wird

• Anwendungssysteme im weiteren Sinne: auch informations- und kommunikationstechnische Infrastruktur (Hardware)Infrastruktur (Hardware)


Modellierungsansatz und Modellierungsmethodik

• Bestandteile eines Modellierungsansatzes– eine Metapher zur Beschreibung einer der Modellierung p g g

zugrunde gelegten Sichtweise– ein Meta-Modell als Definition eines mit der Metapher

abgestimmten Begriffssystemsabgestimmten Begriffssystems• Modellierungsmethodik umfasst zusätzlich:

– Architekturmodell: einen Rahmen zur Bildung der ArchitekturArchitekturmodell: einen Rahmen zur Bildung der Architektur des Modellsystems

– Vorgehensmodell: eine Spezifikation des Vorgehens bei der M d lliModellierung

– Werkzeuge: Softwarewerkzeuge zur Unterstützung der Tätigkeit des Modellierens


Modellierungsmethodik


Aspekte der Modellierung

• Datenmodellierung– Gegenstand: Spezifikation von Datenstrukturen– Modellierungsansatz: Entity-Relationship-Modell

• Prozessorientierte Modellierung– Gegenstand: Ablauforientierte Spezifikation eines Geschäftsprozessesg p p– Modellierungsansatz: Ereignisgesteuerte Prozessketten

• Objektorientierte ModellierungG t d S ifik ti Obj ktkl d ih B i h– 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)


Datenmodellierung

• Modellierungsansatz: – Entity-Relationship-Modell

(ERM siehe WI1)

Kunde

(ERM, siehe WI1)• Gegenstand: Spezifikation

von Datenstrukturen erteilt Auftrag

0,*

1,1

• Modellbausteine: – Datenobjekttypen

• Entity-Typen (Symbol:

1,*

y yp ( yRechteck)

• Relationship-Typen (Symbol: Raute)

– Beziehungen zwischen

Artikel umfasst

1,10,*Beziehungen zwischen Datenobjekttypen

• Symbol: Kante• Durch Komplexitätsgrad

Auftrags-Position

beziehtsich auf

,

1,1

gekennzeichnet [nach: Sinz, 2006, p.8]


Prozessorientierte Modellierung

• Modellierungsansätze: – Petrinetze, BPMN, Workflow-

Modelle Ereignisgesteuerte

Kundenauftrageingetroffen

ArtikelModelle, Ereignisgesteuerte Prozessketten (EPK)

• GegenstandAbl f i ti t S ifik ti

Auftragbearbeiten

VertriebA ft– Ablauforientierte Spezifikation

eines Geschäftsprozesses• Modellbausteine:

Auftrag angenommen

Auftrag– Ereignisse, Funktionen,

logische Konnektoren• Verknüpfung von Funktionen Auftrag

Auftrageinplanen

mit:– Informationsobjekten,

Org.einheiten, Leistungen

geingeplant

FertigenS 1998 16 Fertigen[nach: Scheer 1998, p.16]


Objektorientierte Modellierung

• Modellierungsansatz:– Unified Modeling Language (UML), insbes. Klassendiagramme

• Gegenstand:– Spezifikation von

Objektklassen und ihrenObjektklassen und ihren Beziehungen

• Modellbausteine:– Klassen (Namen, Attribute,

Methoden)– Beziehungen zwischen

Klassen (z.B. Komposition, Generalisierung)


Objekt- und prozessorientierte Modellierung[nach: Sinz, 2006 p.11f]

• Modellierungsansätze:– SOM: Semantisches Objektmodell,

entwickelt von Sinz

VerkaufP: Produktinfo

A: AuftragV: Versand– UML2-basierte Ansätze, z.B.

Business Process Definition Metamodel (BPDM) der OMG

• Gegenstand

Kunde

LagerL Li f

M: Versand-meldung

V: Versand-auftrag

g– Spezifikation v. Struktur

und Verhalten von Geschäftsprozessen

• Modellbausteine

gL: Lieferung

Kunde >P A> >LModellbausteine– Struktur: Interaktionsschema

• Betriebliche Objekte• Transaktionen

V h lt V E i i

Kunde >P A> >L

Verkauf P> >A V> >M

P: Produktinfo A: Auftrag L: Lieferung

– Verhalten: Vorgangs-Ereignis-Schema

• Aufgaben (Vorgänge)• Ereignisse• Verknüpft durch Transaktionen

Verkauf P> >A V> >M

Lager >V L> M>

V: Versand-auftrag

M: Versand-meldung

• Verknüpft durch Transaktionen Lager >V L> M>


Beispiel: Anwendung der Geschäftsprozessmodellierung

Ein Beratungsunternehmen (BU) erhält den Auftrag, einen g ( ) gHandelsbetrieb, der bisher nur klassische Vertriebswege genutzt hat, beim Aufbau eines E-Commerce-Vertriebskanals zu unterstützen.Dazu führt das BU ausgehend von der Analyse des IstDazu 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 G häft d ll f tGeschäftsprozessmodell erfasst.Ziel ist es, anhand des Modells den Soll-Vertriebsprozess zu gestalten und Anforderungen an die Unterstützung des Prozesses durchund Anforderungen an die Unterstützung des Prozesses durch Anwendungssysteme ableiten zu können.Besondere Beachtung findet dabei die Behandlung von Ausnahmen

l t P bl fvom geplanten Prozessablauf. (nach Sinz, 2006, p.13)


Beispiel: Anwendung der objektorientierten Modellierung

Ein Softwarehaus erhält den Auftrag, für ein Pharma-Unternehmen ein gAnwendungs-System zur Unterstützung der Versandsteuerung zu entwickeln. Es ist für diese Anwendung keine Standard-Software auf dem Markt verfügbar. Das Unternehmen setzt jedoch Standard-dem Markt verfügbar. Das Unternehmen setzt jedoch StandardSoftware 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,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)


Beispiel: Anwendung der Datenmodellierung

Ein Finanzdienstleistungsunternehmen plant, das unternehmensweite g pControlling durch ein datenbank-basiertes Anwendungssystem zu unterstützen. Die IT-Abteilung des Unternehmens wird mit der Entwicklung dieses Systems betraut.Entwicklung dieses Systems betraut.

Der Projektleiter entscheidet, die controlling-relevanten Datenstrukturen i i f d k t ll D t h f D b iin 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 eingesetztHierzu wird eine Methodik zur Datenmodellierung eingesetzt.(nach Sinz, 2006, p.15)


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 d M th d d P i ti t M d lliund Methoden der Prozessorientierten Modellierung

• Weiterführende Konzepte der Objekt- und Datenmodellierung werden bei Bedarf eingeführtDatenmodellierung werden bei Bedarf eingeführt.


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