Arbeitsabläufe in der Modellierung und Simulation

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Masterarbeit, 2010, 265 Seiten

Informatik - Angewandte Informatik

Textauszug

Kategorie

Masterarbeit

Institution / Hochschule

Universität Rostock (Institut für Informatik)

Note

2,1

Danksagung

Die Erstellung und Verteidigung dieser Master-Arbeit ist der Schlusspunkt eines mehr als f¨ unf Jahre andauernden Studiums im Studiengang Business Informatics an der Universit¨ at Rostock. Ein Dank geb¨ uhrt denen, die mich in dieser Zeit unterst¨ utzt haben und mir als Freunde zur Seite standen.

Diese Master-Arbeit entstand am Lehrstuhl f¨ ur Modellierung und Simulation von Frau Professor Adelinde Uhrmacher, an deren Lehrstuhl ich bereits einige praktische Erfahrungen in der Modellierung und Simulation sowie der Implementation verschiedener Aufgaben sammeln durfte. Daf¨ ur und f¨ ur die Betreuung w¨ ahrend dieser Zeit danke ich ihr und den Mitarbeitern des Lehrstuhls.

Ein besonderer Dank gilt dabei Jan Himmelspach und Stefan Rybacki f¨ ur die Betreuung w¨ ahrend meiner T¨ atigkeiten als studentische Hilfskraft und w¨ ahrend der Erstellung dieser Arbeit.

Mein Studium w¨ are ohne die Unterst¨ utzung meiner Eltern nicht m¨ oglich gewesen. Daf¨ ur m¨ ochte ich Martina und Linhard Seib einen besonderen Dank aussprechen. In Bezug auf diese Arbeit kommt meinem Vater der Dank in besonderer Weise zu, da er sich (wieder einmal) als kritischer Korrekturleser bewiesen hat.

Ein weiterer Dank gilt meiner Freundin Katja f¨ ur ihr Verst¨ andnis w¨ ahrend der Erstellung dieser Arbeit und ihrem Engagement beim Korrekturlesen.

Abstract

Process ﬂows and their automated execution as workﬂows are getting a more and more important role in the modeling and simulation community. They are espeically for the organization of modeling and simulation projects as well as for the quality assurance of them.

Process ﬂows and workﬂows may help to increase and ensure the quality and credibility of simulation models and results.

One goal of this thesis is to classify and study the appropriate literature about process ﬂows and workﬂows in general and related to modeling and simulation. These studies include process models of the software engineering as well. Screening the collected literature of conceivabilities is done to get an idea how to organize processes and how to represent processes of modeling and simulation adequately by workﬂows. Another purpose of this thesis is to create a glossary which merges common used terms and diﬀerent perspective onto workﬂows. These diﬀerent perspectives also include distinct requirements on workﬂows. They will also be identiﬁed and combined.

Yet another and very important goal is the design of a system, which implements the idea of workﬂow support for JAMES II. This is a framework for modeling and simulation which is developed at the chair of modeling and simulation at the University of Rostock. To get an idea of the desired functionality of the system, the requirements of the implementation of process ﬂows will be investigated. More than this, currently available modeling and simulation software systems will also be explored in context of their workﬂow capabilities.

This thesis is structured as follows: In chapter 1 modeling and simulation are motivated and deﬁned, including close-by terms. Chapter 2 deﬁnes and illustrates terms around work step, business process, workﬂow, business process management, workﬂow management as well as business process management system and workﬂow management system. Moreover, diﬀerent perspectives and requirements for the deﬁned terms will be exempliﬁed. Diﬀerent notations and languages used to represent workﬂows will also be introduced. Possible notations and languages for describing workﬂows are compared on the basis of their formal background and expressivity.

Chapter 3 is about procedure models of software engineering and modeling and simulation. At ﬁrst the models are compared with each other. The correlations between models and groups of them are drawn. Furthermore it will be explained how the quality of software and modeling and simulation projects can be measured and estimated. Beyond this methods and activities will be presented how to ensure the quality of modeling and simulation projects apart from work steps.

The investigation of currently available modeling and simulation software regarding to their ability to support workﬂows is the aim of chapter 4. Diﬀerent software systems are explored, including commercial and non-commercial ones as well as research prototypes.

The design of a system supporting workﬂows integrated in JAMES II is the content of chapter 5. The draft is made in consideration of requirements of users and user categories as well as application speciﬁc and technical requirements.

The concluding chapter recapitulates this thesis and its results in a few words. In addition, ideas for the further development of the draft of a workﬂow system for JAMES II are formulated.

Keywords:

Modeling and Simulation, Workﬂow, Quality assurance

Zusammenfassung

Arbeitsabl¨ aufe und deren automatisierte Ausf¨ uhrung in Form von Workﬂows spielen eine zunehmend wichtigere Rolle in der Modellierung und Simulation. Sie k¨ onnen sowohl f¨ ur die Organisation als auch f¨ ur die Qualit¨ atssicherung von Projekten eine wichtige Rolle spielen. Arbeitsschritte und Workﬂows k¨ onnen zur Erh¨ ohung und Sicherung von Qualit¨ at und Glaubw¨ urdigkeit von Simulationsmodellen und -ergebnissen beitragen.

Ein Ziel dieser Arbeit ist die Sichtung und das Studium von Literatur ¨ uber Arbeitsabl¨ aufe und Workﬂows

im Allgemeinen und in der Modellierung und Simulation, welche auch Vorgehensmodelle in der Softwareentwicklung einschließen. Aus den gesammelten Ablaufvorstellungen soll ermittelt werden, wie Prozesse in der Modellierung und Simulation ad¨ aquat durch Workﬂows abzubilden sind.

Weiteres Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines Glossars, welches gebr¨ auchliche Begriﬀe der verschiedenen Sichtweisen auf Workﬂows zusammenf¨ uhrt. Diese beinhalten auch verschiedene Anforderungen an Workﬂows, welche ebenfalls erarbeitet und zusammengef¨ ugt werden.

Eine weitere Kernaufgabe dieser Arbeit ist der Entwurf eines Systems, mit dem die Idee der Arbeitsschritte in JAMES II umgesetzt werden kann. JAMES II ist ein an der Universit¨ at Rostock entwickeltes Simulationsrahmenwerk. Hinweise auf die Ausgestaltung der Funktionalit¨ at dieses zu entwerfenden Systems k¨ onnen, neben den Anforderungen an die Umsetzung von Arbeitsschritten, aus bereits verf¨ ugbaren Modellierungs- und Simulationssystemen gewonnen werden, die auf die Umsetzung von Arbeitsschritten hin untersucht werden.

Die Arbeit widmet sich in Kapitel 1 zun¨ achst der Deﬁnition und Motivation der Modellierung und Simulation. Kapitel 2 deﬁniert und erkl¨ art Begriﬀe rund um Arbeitsschritte, namentlich sind dies Gesch¨ aftsprozesse, Workﬂows, Gesch¨ aftsprozessmanagement und Gesch¨ aftsprozessmanagementsysteme sowie Workﬂow-Management und Workﬂow-Managementsysteme. Außerdem werden Sichtweisen und Anforderungen an die deﬁnierten Begriﬀe und Systeme erl¨ autert sowie Notationen und Sprachen vorgestellt um Workﬂows darstellen zu k¨ onnen. Sie werden anschließend anhand ihres formalen Hintergrunds und ihrer Ausdrucksst¨ arke verglichen.

Das Kapitel 3 betrachtet Vorgehensmodelle in der Softwareentwicklung und der Modellierung und Simulation. Zun¨ achst werden die Modelle verglichen und Zusammenh¨ ange zwischen ihnen und Gruppen von Modellen hergestellt. Es wird außerdem erl¨ autert, wie die Qualit¨ at von Software und von Projekten der Modellierung und Simulation gemessen und bewertet werden kann. Dar¨ uber hinaus werden insbesondere f¨ ur die Modellierung und Simulation Methoden und T¨ atigkeiten vorgestellt, welche die Qualit¨ at abseits von Arbeitsschritten sichern.

Kapitel 4 widmet sich der Begutachtung von bestehenden Produkten auf dem Gebiet der Modellierung und Simulation bez¨ uglich ihrer Workﬂow-Unterst¨ utzung. Dabei werden sowohl kommerzielle als auch nicht kommerzielle Produkte und Forschungsprototypen untersucht.

Inhalt des Kapitels 5 ist der Entwurf eines Systems, das Arbeitsschritte unterst¨ utzt und in JAMES II integriert werden soll. Der Entwurf erfolgt unter Beachtung der Anforderungen von Nutzern, Nutzergruppen sowie anwendungsspeziﬁscher und technischer Aspekte.

Das abschließende Kapitel fasst die Arbeit und deren Ergebnisse in wenigen Worten zusammen. Dar¨ uber hinaus werden Ideen genannt, wie sich der vorgeschlagene Entwurf eines Systems zur Unterst¨ utzung von Arbeitsschritten in JAMES II zuk¨ unftig entwickeln k¨ onnte.

Schlagw¨ orter:

Modellierung und Simulation, Workﬂow, Qualit¨ atssicherung

iii

Inhaltsverzeichnis

Abk urzungsverzeichnis vii

Glossar xvi

1 Einleitung und Motivation 1

1.1 Deﬁnition Modellbildung und Simulation 1

1.1.1 Ausgangspunkt: Das System 1

1.1.2 Modellierung 2

1.1.3 Simulation und Experiment 3

1.2 Motivation f ur den Einsatz von Modellierung und Simulation 5

1.3 Inhalt und Aufbau der Masterarbeit 6

2 Workﬂow und Workﬂow-Management 7

2.1 Gesch aftsprozesse und Workﬂow 7

2.1.1 Deﬁnitionen und Erl auterungen 7

2.1.2 Verschiedene Sichtweisen auf die Begriﬀe Gesch aftsprozesse und Workﬂow 14

2.1.3 Gesch aftsprozessmanagement und Qualit atssicherung 16

2.2 Workﬂow-Konzepte 19

2.2.1 Unterschiede zwischen Gesch afts-Workﬂows und wissenschaftlichen Workﬂows 19

2.2.2 Bestandteile von Workﬂows 20

2.3 Anforderungen an Gesch aftsprozessmanagement und Workﬂow-Management 22

2.3.1 Anforderungen an Gesch aftsprozesse und Gesch aftsprozessmanagement 22

2.3.2 Anforderungen an Workﬂow und Workﬂow-Management 24

2.4 Modellierung und Darstellung von Gesch aftsprozessen und Workﬂows 29

2.4.1 Modellierung mittels Flussdiagrammen 30

2.4.2 Modellierung mittels UML 32

2.4.3 Modellierung mittels EPK 34

2.4.4 Modellierung mittels BPMN 37

2.4.5 Darstellung mittels BPEL 43

2.4.6 Darstellung mittels XPDL 44

2.4.7 Modellierung und Darstellung von Workﬂows mittels Petrinetzen und Workﬂow-Netzen 45

2.5 Zusammenfassung des Kapitels 52

3 Vorgehensmodelle in der Modellierung und Simulation und Validierung von Simulationser-

gebnissen 58

3.1 Software und Vorgehensmodelle in der Softwareentwicklung 59

3.1.1 Software in Abgrenzung zu anderen Systemen 59

3.1.2 Qualit at und Softwarequalit at 59

3.1.3

Uberblick uber verschiedene Vorgehensmodelle in der Softwareentwicklung 67

3.1.4 Softwareentwicklung und Workﬂows 78

3.2 Vorgehensmodelle in der Modellierung und Simulation 80

3.2.1 Intuitives Vorgehen bei Modellierungs- und Simulationsprojekten 80

3.2.2 Vorgehensmodell nach Sargent 81

3.2.3 Vorgehensmodell nach Law und Kelton 84

3.2.4 Vorgehensmodell nach Kreutzer 86

Inhaltsverzeichnis

3.2.5 Vorgehensmodell nach Rabe et al. 87

3.2.6 Vorgehensmodell nach Balci 89

3.2.7 Modellierung und Simulation im V-Modell XT 93

3.3 Verfeinerung einzelner Phasen der Modellierung und Simulation am Beispiel der Modellierung 98

3.4 Einsatz verschiedener Vorgehensmodelle in der Modellierung und Simulation 99

3.5 Qualit at in Simulationsprojekten 100

3.6 Veriﬁkation, Validierung und Testen in der Modellierung und Simulation 101

3.6.1 Deﬁnitionen 102

3.6.2 Grundprinzipien von Veriﬁkation und Validierung von Simulationsmodellen 104

3.7 Einbindung von Validierung und Veriﬁkation in Modellierungs- und Simulationsvorgehens-

modelle 106

3.7.1 Vorgehensmodell nach Law und Kelton 106

3.7.2 Vorgehensmodell nach Sargent 107

3.7.3 Vorgehensmodell nach Kreutzer 108

3.7.4 Vorgehensmodell nach Brade und Rabe et al. 108

3.7.5 Vorgehensmodell nach Balci 110

3.7.6 V-Modell XT 113

3.7.7 Graphenbasierter Ansatz zur Veriﬁkation und Validierung 115

3.8 Konkrete Veriﬁkations-, Validierungs- und Testmethoden 116

3.8.1 Grundprinzipien von Validierung, Veriﬁkation und Testen in der Modellierung und

Simulation 116

3.8.2 Gruppierung der Methoden 121

3.8.3 Einsatz konkreter Methoden 124

3.9 Zusammenfassung des Kapitels 129

4 Einsatz von Workﬂows in der Modellierung und Simulation 132

4.1 Einsatzgebiete von Workﬂows 132

4.2 Analyse vorhandener Simulationsumgebungen auf den Einsatz von Workﬂows 136

4.2.1 Kommerzielle Simulationswerkzeuge und nicht-kommerzielle Simulationsrahmenwer-

ke : AnyLogic und Simul8 sowie Ptolemy II und RESTful-CD 136

4.2.2 Umgebungen: MATLAB, R 146

4.2.3 M S-Werkzeuge auf Basis von Umgebungen bzw. Web-Services: Simulink, Kepler

und SYCAMORE 148

4.2.4 Ausf uhrungsunterst utzungswerkzeuge: ns-2measure, SWAN-Tools, Akaora 2 155

4.3 Zusammenfassung des Kapitels 158

5 Entwurf der Integration von Arbeitsabl aufen in JAMES II 160

5.1 Deﬁnition und Beschreibung JAMES II 161

5.1.1 Hintergrund 161

5.1.2 Entwicklungsziele 161

5.1.3 Einordnung und Entwicklungen 162

5.1.4 Entwicklungsstand 163

5.2 Anforderungen von JAMES II und den Beteiligten an Workﬂow-Unterst utzung 163

5.2.1 Allgemeine Anforderungen von JAMES II 163

5.2.2 Rollen in der M S und deren Anforderungen an die Workﬂow-Unterst utzung 165

5.2.3 Anwendungsf alle/Szenarien 167

5.2.4 Zusammenfassung zu Anforderungen von JAMES II, Anwenderrollen und Szenarien 175

5.3 Grundlageentwurf 180

5.3.1 Technisches Modell einer Workﬂow-Unterst utzung 181

5.3.2 Ausgestaltung von Workﬂow-Deﬁnitionen 185

5.4 Technischer Entwurf 188

5.4.1 Client-Architektur 188

Inhaltsverzeichnis

5.4.2 Server-Architektur 198

5.5 WFMS-Komponenten im Zusammenspiel am Beispiel des Vorgehensmodells von Balci 203

5.5.1 Workﬂow-Deﬁnition 210

5.5.2 Workﬂow-Ausf uhrung 213

5.5.3 Workﬂow-Administration 219

5.6 Zusammenfassung des Entwurfs eines WFMS f ur JAMES II 220

6 Zusammenfassung und Ausblick 227

Abbildungsverzeichnis 230

Tabellenverzeichnis xxv

Literaturverzeichnis xxvi

Abk¨ urzungsverzeichnis

ARIS

Architektur integrierter Informationssysteme AWS

Adaptive Workﬂow-Systeme. Adaptive Workﬂow-Systeme sind WFMS, die eine dynamische Strukturierung von Workﬂow-Deﬁnitionen unterst¨ utzen. Neben stark strukturierten Vorg¨ angen, bei denen alle zur Ausf¨ uhrung erforderlichen Details bereits w¨ ahrend der Modellierung bekannt sind, existieren auch sehr unstrukturierte Vorg¨ ange, bei denen wichtige Kontrollinformationen erst w¨ ahrend der Durchf¨ uhrung ermittelt werden k¨ onnen [93].

B2B

Business to Business, Interaktion zwischen zwei Unternehmen B/E-Netz

Bedingungs-/ Ereignisnetz BP

Englisch: Business Process, deutsch: Gesch¨ aftsprozess BPD

Englisch: Business Process Diagram, deutsch: Gesch¨ aftsprozessdiagramm BPDM

Englisch: Business Process Deﬁnition MetaModel, deutsch: Gesch¨ aftsprozessdeﬁnitionsmetamodell BPE

Business Process Engineering, synonym f¨ ur Business Process Management BPEL

Englisch: Business Process Execution Language, deutsch: Gesch¨ aftsprozessausf¨ uhrungssprache BPEL4WS

Business Process Execution Language for Web Services, veraltete Bezeichnung f¨ ur WS-BPEL BPM

Englisch: Business Process Management, deutsch: Gesch¨ aftsprozessmanagement BPMI

Business Process Management Initiative. Das BPMI war ein Konsortium, das haupts¨ achlich aus Softwareherstellern bestand. Ziel war zun¨ achst die Bereitstellung einer graﬁschen Notation zur Darstellung von Prozessbeschreibungen der BPML. BPML

Englisch: Business Process Modeling Language, deutsch: Gesch¨ aftsprozessmodellierungssprache

vii

BPMN

Business Process Modeling Notation. BPMN ist eine graﬁsche Notation zur Beschreibung von Gesch¨ aftsprozessen. BRENDA

BRaunschweig ENzyme DAtabase ist das nach eigenen Angaben weltweit gr¨ oßte frei zug¨ angliche In-formationssystem, das biochemische und molekulare Informationen aller klassiﬁzierten Enzyme sowie Software-Werkzeuge f¨ ur die Anfrage an die Datenbank und Berechnung molekularer Eigenschaften enth¨ alt [36].

Englisch: Cellular Automata, deutsch: Zellul¨ arer Automat CASE

Englisch: Computer Aided Software Engineering, deutsch: computergest¨ utzte Softwareentwicklung. CASE-Werkzeuge sind computergest¨ utzte Werkzeuge zur prozess-, aufgaben- sowie zur funktionsorientierten, daten- und objektorientierten Modellierung [90]. CGI

Englisch: Common Gateway Interface, deutsch etwa: allgemeine Vermittlungsrechner-Schnittstelle. CGI ist ein Standard f¨ ur den Datenaustausch zwischen einem Webserver und einer dritten, eine Anfrage bearbeitende Software. CMM

Capability Maturity Model. Das Capability Maturity Model ist ein vom amerikanischen Software Engineering Institute vorgestelltes Modell zur qualitativen Verbesserung in der Softwareentwicklung ([101], S. 276). COM

Englisch: Component Object Model, deutsch: Komponentenobjektmodell COPASI

COmplex PAthway SImulator ist eine plattformunabh¨ angige und nutzerfreundliche biochemische Softwareanwendung f¨ ur die Simulation und Analyse biochemischer Netzwerke und ihrer Dynamiken. COPASI ist ein einzeln stehendes Programm zur Unterst¨ utzung von Modellen im SBML-Standard. Das Verhalten der Modelle kann mit Hilfe stochastischer Simulationsalgorithmen dargestellt werden. Dar¨ uber hinaus k¨ onnen beliebige diskrete Ereignisse in die Simulationen integriert werden. [50] CPN

Englisch: Colored Petri Net, deutsch: gef¨ arbtes Petrinetz CPU

Central Processing Unit CRM

Englisch: Customer Relationship Management, deutsch: Kundenbeziehungsverwaltung

DBMS

Datenbankmanagementsystem

viii

DCD++

CD++ ist ein von Wainer entwickeltes Werkzeug zur Ausf¨ uhrung von DEVS- und Cell-DEVS-Modellen. DCD++ ist eine Erweiterung von CD++, so dass auch verteilte DEVS- und Cell-DEVS-Modelle ausgef¨ uhrt werden k¨ onnen [11]. DDE

Englisch: Dynamic Data Exchange, deutsch: dynamischer Datenaustausch DEVS

Discrete Event System Speciﬁcation DFG

Deutsche Forschungsgemeinschaft DIF

Englisch: Data Interchange Format, deutsch: Datenaustauschformat. DIF ist ein Textdateiformat zum Austausch einfacher Arbeitsbl¨ atter. DIN

Deutsches Institut f¨ ur Normung. In der Bundesrepublik Deutschland gilt diese Norm als Standard. DoD

Departement of Defense, das Verteidigungsministerium der USA DSS

Englisch: Decision Support System, deutsch: Entscheidungsunterst¨ utzungssystem EFQM

Englisch: European Foundation for Quality Management, deutsch: Europ¨ aische Gesellschaft f¨ ur Qualit¨ atsmanagement. Das EFQM-Modell ist ein Qualit¨ atsmanagement-System des TQM. EML

Ecological Metadata Language EN

Europ¨ aische Norm. Die Europ¨ aische Union hat f¨ ur alle Mitgliedsl¨ ander diese Norm als Standard erkl¨ art. EPK

Ereignisgesteuerte Prozesskette ERP

Enterprise Resource Planning ist die Einsatzplanung der in einem Unternehmen vorhandenen Ressourcen. Meist beschreibt der Begriﬀ ERP die f¨ ur die Einsatzplanung eingesetzte Software. GNU

GNU is not Unix. Das GNU-Projekt verfolgt die Entwicklung eines vollst¨ andigen Betriebssystems als freie Software. Es wurde am 5. Januar 1984 von Richard M. Stallman gestartet. Der Software-Lizenzvertrag auf Grundlage des Urheberrechts (Copyright) bindet die Nutzung und Weitergabe der Software an die Bedingung, dass der freie Status der Software gewahrt bleibt. Die bekannteste Lizenz, die dieses Prinzip umsetzt, ist die GNU General Public License (GNU GPL). Eine abgeschw¨ achte Version der GNU GPL ist die GNU Lesser General Public License (GNU LGPL). Sie kommt in Situationen zum Einsatz, in denen die Verwendung der GNU GPL die Verbreitung der Software behindern w¨ urde [4].

Gesch¨ aftsprozess GPL

General Public License. Produkte, die unter der GPL stehen, d¨ urfen frei verwendet, erweitert und weitergegeben werden. Eine Integration in propriet¨ are Produkte ist jedoch nicht m¨ oglich. GPM

Gesch¨ aftsprozessmanagement GP-Modell

Gesch¨ aftsprozessmodell. Ein Gesch¨ aftsprozessmodell besteht aus einer Menge von Aktivit¨ atsmodellen und den Ausf¨ uhrungsbeschr¨ ankungen zwischen diesen. Jedes Gesch¨ aftsprozessmodell verh¨ alt sich wie eine Kopie einer Menge von Gesch¨ aftsprozessinstanzen ([118], S. 7). GPMS

Gesch¨ aftsprozessmanagementsystem GQM

Goal Question Metric. Der Goal Question Metric-Ansatz von Basili und Rombach ist eine systematische Vorgehensweise zur Erstellung eines entwicklungsspeziﬁschen Qualit¨ atsmodells ([27], S. 263). GSP

General Simulation Program. Das GSP ist eine Sammlung von Routinen durch Tocher [106], die durch Parameterspeziﬁkationen oder kleineren Ver¨ anderungen in fast jeder Anwendung des Systems vorkommen [64]. GUI

Englisch: Graphical User Interface, deutsch: Graﬁsche Benutzerschnittstelle

HTML

HyperText Markup Language HTTP

Englisch: Hypertext Transfer Protocol, deutsch: Hypertext- ¨

tokoll zur ¨ Ubertragung von Daten ¨ IBM

International Business Machines ID

Identiﬁkation IDS Scheer

Integrierte Daten Systeme. IDS Scheer ist ein Saarbr¨ ucker Software- und Beratungsunternehmen mit den Schwerpunkten Gesch¨ aftsprozessmanagement und ERP-Systeme. IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers. Das IEEE ist ein weltweiter Berufsverband aus den Bereichen Elektrotechnik und Informatik mit Sitz in New York. Der Verband ist Veranstalter von Fachtagungen, Herausgeber diverser Fachzeitschriften und bildet Gremien f¨ ur die Standardisierung von Techniken, Hardware und Software.

ISO

Internationale Organisation f¨ ur Normung. Die ISO ist eine Organisation mit Sitz in Genf, die nationale und internationale Normen mit den gleichen Themen standardisiert. IT

Informationstechnik IV&V

Englisch: Independent Veriﬁcation and Validation, deutsch: unabh¨ angige Veriﬁkation und Validierung

JAMES II

JAva-based Multipurpose Environment for Simulation II JAMES

Java-based Agent Modeling Environment for Simulation JNI

Java Native Interface JSP

Java Servlet Pages

LKW

Lastkraftwagen LoLA

Low Level Analyser

MDA

Englisch: Model Driven Architecture, deutsch: modellgetriebene Architektur ml-DEVS

Multi Level DEVS. Dieser Formalismus unterst¨ utzt ausdr¨ ucklich die Beschreibung von Systemen auf Mikro- und Makroebene [111]. MoML

Modeling Markup Language. MoML ist eine Ptolomy-eigene Modellierungs-Markup-Sprache. M&S

Modellierung und Simulation

ODBC

Englisch: Open DataBase Connectivity, deutsch etwa: oﬀene Datenbank-Verbindungsf¨ ahigkeit OMG

Object Management Group. Die OMG ist ein internationales Konsortium, das Standards f¨ ur die objektorientierte Programmierung entwickelt.

PDEVS

Parallel DEVS [129]

PdynDEVS

Parallel Dynamic DEVS, Formalismus zur Unterst¨ utzung dynamischer ¨ Anderungen der Modellstruktur [48]. PepiDEVS

Parallel external process interface DEVS, PDEVS Formalismus erweitert um die M¨ oglichkeit der Kommunikation mit nicht modellierten Entit¨ aten [48] PKW

Personenkraftwagen ProMot

Process Modeling Tool ist eine frei verf¨ ugbare Software (GNU GPL) f¨ ur die Konstruktion und Manipulation komplexer technischer und biologischer Systeme. F¨ ur die Anwendung in der Systembiologie bietet ProMot M¨ oglichkeiten zur Entwicklung modularer Modelle, der Nutzung spezialisierter Modellierungsbibliotheken und der Unterst¨ utzung des Standards SBML [76].

Qualit¨ atsmanagement QMS

Qualit¨ atsmanagementsystem

REST

Representational State Transfer bezeichnet einen Softwarearchitekturstil f¨ ur verteilte Informationssysteme. RPC

Remote Procedure Call ist eine Technik zur Realisierung von Interprozesskommunikation, die den Aufruf von Funktionen in anderen Adressr¨ aumen erm¨ oglicht.

SABIO-RK

System for the Analysis of Biochemical Pathways - Reaction Kinetics ist eine webbasierte Anwendung auf Grundlage der relationalen SABIO-Datenbank. Diese enth¨ alt Informationen ¨ uber biochemische

Reaktionen, ihre kinetischen Gleichungen inklusive ihrer Parameter und die experimentellen Bedingungen unter denen die Parameter ermittelt wurden [122]. SAP

Systemanalyse und Programmentwicklung. Die SAP AG ist der gr¨ oßte europ¨ aische und weltweit viertgr¨ oßte Softwarehersteller mit Hauptsitz in Walldorf. T¨ atigkeitsschwerpunkt ist die Entwicklung von Software f¨ ur Unternehmen zur Abwicklung der gesamten Gesch¨ aftsprozesse eines Unternehmens. SBML

Systems Biology Markup Language ist ein maschinenlesbares, auf XML-basierendes Datenaustausch-format zur Repr¨ asentation biochemischer Modelle. SBO

Simulationsbasierte Optimierung. Die Idee der simulationsbasierten Optimierung besteht in der Kombination von Simulationsmodellen mit einer Optimierungskomponente. Diese variiert bestimmte Variablen eines Simulationsmodells zur Minimierung oder Maximierung einer Zielfunktion.

xii

SOAP

Urspr¨ unglich Simple Object Access Protocol, seit Version 1.2 wird diese Abk¨ urzung nicht mehr benutzt. SOAP ist ein Netzwerkprotokoll, mit dessen Hilfe Daten zwischen Systemen ausgetauscht und RPCs durchgef¨ uhrt werden k¨ onnen. SOAP st¨ utzt sich auf folgende Standards: XML zur Repr¨ asentation der Daten und Internetprotokolle der Transport- und Anwendungsschicht von Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) zur ¨ Kombination ist SOAP ¨ uber Hypertext (HTTP) und Transmission Control Protocol (TCP).

SpaPi Space Pi [46] SQA

Simulation Quality Assurance, Gruppe zur Qualit¨ atssicherung von Simulationsmodellen und Studien SQL

Englisch: Structured Query Language, deutsch: strukturierte Abfragesprache. SQL ist eine Abfragesprache f¨ ur Relationale Datenbanken. SRB

Storage Resource Broker S/T-Netz

Stellen-/ Transitionsnetz StoPi

Stochastic Pi [46] SWAN

Simulation of Wireless Network. SWAN ist eine Sammlung von Modellen f¨ ur die Simulation drahtloser Netzwerke, welche auf Basis des diskret-ereignisorientierter DaSSF-Simulationskerns arbeiten [67]. SWF

Englisch: Scientiﬁc Workﬂow, deutsch: wissenschaftlicher Workﬂow SYCAMORE

SYstems biology Computational Analysis and MOdeling Research Environment ist ein webbasiertes Softwarepaket mit rechnerischen Werkzeugen und Methoden f¨ ur den Einsatz in der Bioinformatik.

TCP

Transmission Control Protocol TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol TQM

Englisch: Total Quality Management, deutsch: umfassendes Qualit¨ atsmanagement

UDDI

Universal Description, Discovery and Integration. UDDI ist ein aus dem Umfeld der serviceorientierten Architektur stammender Begriﬀ, der einen standardisierten Verzeichnisdienst bezeichnet.

xiii

UML

Uniﬁed Modeling Language URI

Uniform Resource Identiﬁer ist ein Identiﬁkator bestehend aus einer Zeichenfolge, die zur Identiﬁzierung einer abstrakten oder physischen Ressource dient.

VHDL

Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language. VHDL ist eine Hardwarebeschreibungssprache, die es ¨ ahnlich einer Programmiersprache erm¨ oglicht, komplizierte digitale Systeme zu beschreiben. V&V

Veriﬁkation und Validierung VV&A

Verﬁkation, Validierung und Akkreditierung VV&T

Veriﬁkation, Validierung und Testen

W3C

World Wide Web Consortium. Das W3C ist ein Gremium zur Standardisierung der das World Wide Web (WWW) betreﬀenden Techniken. WF

Workﬂow WFM

Workﬂow-Management WfMC

Workﬂow Management Coalition WFMS

Workﬂow-Management-System Wf-XML

Workﬂow XML, ein Web-Service-Protokoll f¨ ur Workﬂows auf XML-Basis WP

Work Process, ein Synonym f¨ ur Gesch¨ aftsprozess WS

Workﬂow-System. Ein Workﬂow-System ist eine auf einen speziellen Workﬂow zugeschnittene Variante der Workﬂow-Unterst¨ utzung. WS-BPEL

Web Services-Business Process Execution Language for Web Services. Ziel dieser XML-basierten Beschreibungssprache ist die Darstellung von Gesch¨ aftsprozessen und von diesen, falls ben¨ otigt, Instanzen zu erzeugen. WS-BPEL erm¨ oglicht es, eine Menge von Web-Services zu einem neuen Web-Service zusammenzusetzen oder selbst zu beschreiben.

xiv

WSDL

Englisch: Web Services Description Language, deutsch: Web-Service-Beschreibungssprache WSFL

Web Services Flow Language WWW

World Wide Web

XLANG

XML-basierte Erweiterung der WSDL XML

eXtendible Markup Language XPDL

XML Process Deﬁnition Language XQuery

XML Query Language. XQuery ist eine vom World Wide Web Consortium (W3C) speziﬁzierte Abfragesprache f¨ ur XML-Datenbanken. XSL

Extensible Stylesheet Language. XSL ist eine in XML notierte Familie von Transformationssprachen zur Deﬁnition von Layouts f¨ ur XML-Dokumente. XSLT

XSL Transformation. Diese Extensible Stylesheet Language (XSL)-Teilsprache wird zur ¨ Uberset-

zung/Transformation eines XML-Formats in ein anderes XML- oder Textformat genutzt.

Glossar

Ablaufstruktur

Synonym: Aktivit¨ atstyp-Netz

Die Ablaufstruktur deﬁniert die (statischen) Abh¨ angigkeiten von Aktivit¨ atstypen untereinander. Sie leitet aus der Ergebnisstruktur implizierte Abh¨ angigkeiten von Aktivit¨ atstypen (¨ uber die jeweils zu verarbeitenden und erzeugten Ergebnistypen) ab [16]. Activity

Englisch, siehe Aktivit¨ at [16] Activity sequence

Englisch, siehe Aktivit¨ atenfolge [16] Activity state

Englisch, siehe Aktivit¨ atsstatus [16] Activity template

Englisch, siehe Aktivit¨ atenschema [16] Activity type

Englisch, siehe Aktivit¨ atstyp [16] Agent

Die Deﬁnitionen von Agenten sind vielf¨ altig. Sie reichen von nebenl¨ auﬁgen, verteilte Objekten bis hin zu Deﬁnitionen, die mit Agenten menschliche Eigenschaften assoziieren. Wesentlich f¨ ur Agenten sind deren Autonomie und Flexibilit¨ at sowie die Interaktion mit ihrer Umwelt und/oder anderen Agenten. In der Modellierung und Simulation lassen sich zwei Einsatzbereiche und Ansichten von Agenten unterscheiden:

• Auf Ebene der Modellierung bedeutet der Einsatz von Agenten die Interpretation des Systems als Multiagentensystem. Das System wird als Gemeinschaft interagierender Entit¨ aten betrachtet.

• Auf Ebene der Simulation, also der Ausf¨ uhrung von Modellen, ﬁndet der Agentenbegriﬀ u.a. in der verteilten Simulation Anwendung. Verschiedene Simulationssysteme werden als Agenten interpretiert, die wiederum miteinander interagieren. [110] Agentensystem

Agentensysteme sind zun¨ achst einmal Softwaresysteme die in oﬀenen, dynamischen Umgebungen operieren. Simulationen spielen bei der Untersuchung ihrer Funktionalit¨ at und Leistungsf¨ ahigkeit eine zunehmende Rolle. Agenten k¨ onnen modelliert oder in die Simulation eingebettet werden. Sie fordern aufgrund charakteristischer Eigenschaften wie Flexibilit¨ at, Autonomie, Ressourcenintensit¨ at und Mobilit¨ at die Entwicklung speziell zugeschnittener Simulationsmethoden. Akkreditierung

Auf den Begriﬀ der Akkreditierung gibt es unterschiedliche Sichtweisen. Einerseits bezieht er sich auf die Anerkennung einer Pr¨ ufstelle, sodass diese bestimmte Pr¨ ufauftr¨ age durchf¨ uhren kann. Die Zertiﬁzierung ist dagegen ein Prozess, bei dem eine dritte Person best¨ atigt, dass ein Produkt, Prozess oder

xvi

eine Dienstleistung bestimmte Eigenschaften erf¨ ullt. Andererseits soll insbesondere im milit¨ arischen Bereich mit Hilfe der Akkreditierung von oﬃzieller, autorisierter Stelle best¨ atigt werden, dass ein Simulationsmodell gewisse Eigenschaften besitzt und f¨ ur seinen Bestimmungszweck geeignet ist. Aktivit¨ at

Eine Aktivit¨ at ist die konkrete Durchf¨ uhrung von deﬁnierten Aktionen innerhalb eines Softwareentwicklungsprozesses zur Erstellung von Ergebnissen. Die Aktivit¨ at ist die Auspr¨ agung eines Aktivit¨ atstyps [16]. Aktivit¨ atenfolge

Die Aktivit¨ atenfolge ergibt sich aus der (dynamischen) zeitlichen Abfolge von Aktivit¨ aten. Sie bezeichnet die Reihenfolge, in der Aktivit¨ aten in einem konkreten Softwareentwicklungsprozess zur Ausf¨ uhrung kommen [16]. Aktivit¨ atenschema

Synonym f¨ ur Aktivit¨ atstyp-Schablone [16] Aktivit¨ atsstatus

Der Aktivit¨ atsstatus kennzeichnet f¨ ur eine Aktivit¨ at, in welchem Bearbeitungsstatus sie sich beﬁndet. Das sind beispielsweise die Zust¨ ande ‘nicht bereit’, ‘bereit’, ‘in Arbeit’, ‘unterbrochen’ und ‘abgeschlossen’ [16]. Aktivit¨ atstyp

Ein Aktivit¨ atstyp wird deﬁniert durch eine abstrakte, detaillierte Beschreibung von Aktionen, die in Form einer Arbeitsanleitung pr¨ asentiert werden und die geschlossen durchzuf¨ uhren sind, um ein oder mehrere Ergebnisse zu erzeugen bzw. zu ver¨ andern. Dabei wird mindestens ein Ergebnis erzeugt oder modiﬁziert; es erfolgt ein ¨ Ubergang von und zu deﬁnierten Ergebniszust¨ anden [16]. Aktivit¨ atstyp-Netz

Synonym f¨ ur Ablaufstruktur [16] Aktivit¨ atstyp-Schablone

Eine Aktivit¨ atstyp-Schablone ist ein Rahmen, der die Inhalte der Beschreibung eines Aktivit¨ atstyps strukturiert [16]. Applet

Das Wort Applet setzt sich aus den W¨ ortern Application (Anwendung) und Snippet (Schnipsel) zusammen und bezeichnet entweder ein in einem Webbrowser laufendes Java-Programm (Java-Applet) oder ein Computerprogramm, das nicht als eigenst¨ andige Anwendung betrieben wird. Arbeitsablauf

Synonym f¨ ur Workﬂow Arbeitsﬂuss

Synonym f¨ ur Workﬂow Arbeitspaket

Ein Arbeitspaket ist eine im Rahmen des Projektmanagements gebildete Einheit zur Durchf¨ uhrung einer oder mehrerer Aktivit¨ aten. Das Arbeitspaket dient zur Beauftragung und Kontrolle einer Aktivit¨ atsdurchf¨ uhrung; der Inhalt wird durch Zuordnung eines Aktivit¨ atstyps oder durch Aufteilung und/oder Zusammenfassung mehrerer Aktivit¨ atstypen bestimmt. Dem Arbeitspaket sind konkrete Ressourcen und Zeiten zugeordnet [16].

xvii

Arbeitsschritt

Synonym f¨ ur Aktivit¨ at [16] Aufgabe

Synonym f¨ ur Arbeitspaket [16]

Ausf¨ uhrbare Prozesssprache (‘Executable Process Language’)

Ausf¨ uhrbare Prozesssprachen stellen ausf¨ uhrbare Prozesse dar. Diese beschreiben wiederum Ausf¨ uhrungsﬂ¨ usse und enthalten graﬁsch dargestellte Aktivit¨ aten. Diese selbst k¨ onnen auch Wartezust¨ ande sein. Realisiert werden die ausf¨ uhrbaren Prozesse mittels sogenannter ‘Prozess-Engines’. Ausf¨ uhrbare Prozesssprachen vereinfachen die Implementation, die Kommunikation und legen automatisch eine Historie von Prozessinstanzen ab.

Business Process

Siehe Gesch¨ aftsprozess

Deadlock

Ein Deadlock bzw. eine Verklemmung ist ein Zustand, bei dem ein oder mehrere Prozesse auf Ressourcen warten, die dem Prozess selbst oder einem anderen beteiligten Prozess zugeteilt sind. Jeder beteiligte Prozess wartet auf ein Ereignis, das nur ein anderer aus der Menge der blockierten Prozesse erstellen kann.

Erreichbarkeitsgraph

Ein Erreichbarkeitsgraph besteht aus Knoten und gerichteten Kanten, wobei jeder Knoten einen erreichbaren Zustand und jede Kante einen m¨ oglichen Zustandswechsel symbolisiert. Die Knoten des Graphen enthalten dabei durch Komma getrennte Zahlen. Die Anzahl der Zahlen entspricht der Anzahl der Stellen im Petrinetz. Die einzelnen Zahlen zeigen die Anzahl der Marken in den jeweiligen Stellen an. Wenn die Anzahl ausgehender Kanten von einem Knoten null ist, so ist der Knoten ein Endzustand. Falls die Anzahl der abgehenden Kanten gr¨ oßer als eins ist, so ist der folgende Zustand nicht vorherbestimmt. Man spricht in diesem Fall auch von nichtdeterministischer Auswahl ([9], S. 105).

Framework

Ein Framework bzw. Rahmenwerk liefert ein Grundger¨ ust mit Basisstrukturen und Hilfsobjekten mit dem L¨ osungen f¨ ur bestimmte Probleme einfacher gefunden werden k¨ onnen als mit v¨ olligen Neuentwicklungen. Es besteht aus einer Menge abstrakter Klassen und deren Interaktionsbeziehungen. [46]

Gesch¨ aftsprozess

Ein Gesch¨ aftsprozess (englisch: Business Process) ist ein Prozess, der sich auf den Produktionsprozess eines bestimmten Produktes konzentriert. Der Begriﬀ Produkt hat eine große Spannweite. Er umfasst sowohl physikalische Produkte wie Autos, Flugzeuge oder Br¨ ucken, als auch Services, d.h. weniger greifbare Prozesse wie Design, Schadensfallbearbeitung einer Versicherung oder die Erstellung eines Gutachtens. Synonym zu Gesch¨ aftsprozess wird auch der Begriﬀ ‘Work Process’ benutzt ([9], S.333). Gesch¨ aftsprozessinstanz

Eine Gesch¨ aftsprozessinstanz besteht aus Aktivit¨ atsinstanzen ([118], S. 7). Gesch¨ aftsprozessmanagementsystem

Synonym f¨ ur Workﬂow-Management-System

xviii

Gesch¨ aftsprozessmanagementsysteme

Gesch¨ aftsprozessmanagementsysteme sind generische Softwaresysteme, die durch explizite Prozessrepr¨ asentationen gesteuert werden, um selbst die Ausf¨ uhrung von Gesch¨ aftsprozessen zu ¨ uberwachen

und zu lenken ([118], S. 5-6). Da sie der Steuerung und Ausf¨ uhrung der explizit abgebildeten Gesch¨ aftsprozesse dienen, werden sie synonym f¨ ur Workﬂow-Management-Systeme gebraucht. Gesch¨ aftsprozessmodell

Ein Gesch¨ aftsprozessmodell besteht aus einer Menge von Aktivit¨ atsmodellen und den Ausf¨ uhrungsbeschr¨ ankungen zwischen diesen. Jedes Gesch¨ aftsprozessmodell verh¨ alt sich wie eine Kopie einer Menge von Gesch¨ aftsprozessinstanzen ([118], S. 7). Grid

Eine Struktur zur verteilten Speicherung und Zugriﬀ auf Daten und Rechenkapazit¨ aten.

Indikator

Ein Indikator ist ein indirekter Maßstab f¨ ur ein Konzept. Indikatoren k¨ onnen in Unterindikatoren zerlegt werden. Nicht zerlegbare Indikatoren m¨ ussen direkt messbar sein [19].

JSP

Java Servlet Pages sind eine Technologie, die im Wesentlichen der einfachen dynamischen Erzeugung von HTML- und XML-Ausgaben eines Webservers dient. Sie erlaubt die Einbettung von Java-Quelltext und speziellen JSP-Aktionen in statischen Inhalt.

Korrektheit

Korrektheit ist keine einem Algorithmus innewohnende Eigenschaft. Ein Algorithmus kann nur hinsichtlich seiner Speziﬁkation und dessen, was er leisten soll, korrekt sein ([29], S. 175).

Lebenszyklusmodell

Synonym f¨ ur Vorgehensmodell. Life cycle model

Englisch, siehe Vorgehensmodell [17] Life cycle structure

Englisch, siehe Vorgehensmodell-Struktur [16] Livelock

Livelocks sind Sonderformen von Deadlocks. Dabei verharren zwei oder mehr Prozesse nicht in einem Zustand, sondern wechseln st¨ andig zwischen mehreren Zust¨ anden, aus denen sie jedoch nicht mehr entkommen k¨ onnen.

OptQuest

Die SBO-Komponente OptQuest dient der Optimierung mittels Heuristiken. OptQuest wird unter anderem durch AnyLogic, Arena, Crystal Ball, ProModel, Enterprise Dynamics, Flexsim und SIMUL8 verwendet. Die Komponente ist durch eine API (die sog. OptQuest Engine Callable Library) in weitere Anwendungen einbindbar.

Phase

Eine Phase bildet durch Gruppierung von Aktivit¨ aten eine Planungs- und Kontrolleinheit. Die Bezeichnung der jeweiligen Phase wird dabei h¨ auﬁg durch das Phasenergebnis bestimmt [16].

xix

Plug-In

Ein Plug-In ist ein Funktionsmodul, mit dessen Hilfe zu einem bestehenden System von unterschiedlichen Seiten Funktionen hinzugef¨ ugt werden [46]. Process model

Englisch, siehe Vorgehensmodell [17] Process structure

Englisch, siehe Ablaufstruktur Prototyping

Prototyping ist ein Vorgehen in der Softwareentwicklung, bei dem die Erstellung ablauﬀ¨ ahiger Modelle des zu entwickelnden Endproduktes zu einem fr¨ uhen Zeitpunkt unterst¨ utzt wird. Dabei steht die Umsetzung von Anforderungen und Entw¨ urfen in Software, die Demonstration und das Experimentieren im Vordergrund. Prozess

Ein Prozess ist nach ISO 9000:2000 ein

‘Satz von in Wechselbeziehung oder Wechselwirkung stehenden T¨ atigkeiten, die Eingaben in Ergebnisse umwandeln’. [2]

Allgemein wird unter Prozess eine Reihe von Aktivit¨ aten verstanden, welche aus deﬁnierten Eingaben (Input) ein deﬁniertes Ergebnis (Output) erzeugen. Als Input ben¨ otigt ein Prozess Einsatzfaktoren, beispielsweise Arbeitsleistung und Betriebsmittel wie Maschinen und Geb¨ aude, Energie, Werkstoﬀe und Informationen. Als Output entstehen entweder Produkte oder Dienstleistungen. Der Prozessbegriﬀ ist jedoch vage, sagt er doch nichts ¨ uber Begrenzung, Reichweite, Struktur des Prozesses

selbst oder den Empf¨ anger der Ergebnisse aus. Bereits die Verkn¨ upfung weniger Arbeitsschritte oder Aktivit¨ aten zur Erstellung eines Arbeitsergebnisses ist ein Prozess ([85], S.63). Prozess-Engine ¨ Ahnlich wie Workﬂow-Engines sind Prozess-Engines Softwareanwendungen f¨ ur die Verwaltung und Ausf¨ uhrung modellierter Prozesse. Ein Prozess beschreibt, was geschehen soll. Eine Prozess-Engine bietet die Verarbeitung von Prozessbeschreibungen, die Steuerung der angebundenen Dienste, die Speicherung von Verwaltungsinformationen und die ¨ Uberwachung und Protokollierung von Arbeits-

abl¨ aufen. Oft wird der Begriﬀ synonym zu ‘Workﬂow-Engine’ benutzt [82].

Rahmenwerk

Siehe Framework

Simulationsstudie

Das Ergebnis des Modellierungs- und Simulationsprozesses wird von einigen Autoren (z.B. Balci [22]) auch als Simulationsstudie bezeichnet. Es beinhaltet sowohl die Modellerstellung, als auch das Experimentieren damit. Eine Simulationsstudie ist eine Form der Probleml¨ osung in einem Entscheidungsﬁndungsprozess [22]. Software-Prozessmodell

Synonym f¨ ur Vorgehensmodell [17] Softwarelebenszyklus

Der Softwarelebenszyklus umfasst den Lebenslauf eines Softwaresystems vom Projektbeginn ¨ uber

dessen Nutzung und Betreuung bis zur Außerbetriebnahme ([29], S. 29).

System

Ein System ist eine Sammlung von Entit¨ aten (z.B. Menschen und Maschinen), die zur Erreichung eines logisches Endes hin agieren und interagieren [86].

Task

Synonym f¨ ur Aktivit¨ at bzw. Arbeitspaket [16] Test Ein Test ist die ¨ Uberpr¨ ufung eines Programms P mittels einer Testmenge T, ob f¨ ur T die Speziﬁkation S erf¨ ullt wird ([29], S. 174). TQM

Beim Total Quality Management handelt es sich um ein Managementkonzept, das die Qualit¨ at als zentralen Bestandteil der Unternehmensphilosophie in den Mittelpunkt stellt und h¨ ochste Qualit¨ at in allen Bereichen anstrebt (Steigerung von Qualit¨ atsmanagement). Eine wesentliche Voraussetzung hierf¨ ur ist eine konsequente Prozessorientierung. Unter Qualit¨ at wird im TQM vor allem das Erreichen h¨ ochster Kundenzufriedenheit verstanden, aber auch die Qualit¨ at der Unternehmensprozesse, die Qualit¨ at der Arbeitsbedingungen und die Qualit¨ at der Beziehung zur Umwelt. Das TQM befasst sich demnach auch mit der Erf¨ ullung der Bed¨ urfnisse von Mitarbeitern, Lieferanten, der Gesellschaft und der Umwelt. Im Vordergrund des TQM steht die permanente Steigerung von Eﬃzienz und Eﬀektivit¨ at des Unternehmens. Die kontinuierliche Verbesserung der Unternehmensprozesse spielt dabei eine wichtige Rolle ([85], S. 17). T¨ atigkeit

Synonym f¨ ur Aktivit¨ at [16]

Validierung bzw. Validation

Unter dem Begriﬀ der Validierung wird die Eignung bzw. der Wert eines Produktes bezogen auf seinen Einsatzzweck verstanden. Umganssprachlich ausgedr¨ uckt beantwortet die Validierung die Frage, ob das richtige Produkt entwickelt wird ([27], S. 101-102). Veriﬁkation

Veriﬁkation ist die Bezeichnung f¨ ur die ¨ Uberpr¨ ufung der ¨ Ubereinstimmung zwischen einem Softwareprodukt und seiner Speziﬁkation. Umgangssprachlich bedeutet das die Frage, ob ein korrektes Produkt entwickelt wird ([27], S. 101-102). Vorgehensmodell

Das Vorgehensmodell ist ein Muster zur Beschreibung eines Entwicklungsprozesses auf der Basis eines Entwicklungsschemas. Es bildet das Referenzmodell der Anwendungsentwicklung. Es beschreibt auf abstrakte Weise (nicht als Projektplan), in welchen Stadien der Entwicklung und Nutzung sich ein Informationssystem beﬁndet. Hierzu werden die erforderlichen Aktivit¨ aten (in ihrer Reihenfolge oder nebenl¨ auﬁg) und die zu erzielenden Ergebnisse festgelegt. Das Vorgehensmodell ist die Auspr¨ agung eines Entwicklungsschemas; mehrere Vorgehensmodelle k¨ onnen sich an dem gleichen Entwicklungsschema orientieren. Vorgehensmodell-Struktur

Die Vorgehensmodellstrukturierung entsteht durch iterative Gruppierung von Aktivit¨ atstypen und Hierarchisierung in verschiedene Stufen nach sachlogischen Gesichtspunkten. Die Phase ist dabei (zumeist) die oberste Aggregationsstufe der Vorgehensmodell-Struktur [16].

xxi

Work Process

Synonym f¨ ur Gesch¨ aftsprozess Workﬂow

Ein Workﬂow ist die informationstechnische Realisierung des Gesch¨ aftsprozesses. Der Workﬂow kombiniert Anwendungsf¨ alle, Ressourcen und Ausl¨ oser aus dem zugrunde liegenden (Gesch¨ afts-) Prozess bzw. von einem Teil davon ([9], S. 347 und [123]). Somit ist der Arbeitsablauf bzw. Workﬂow eine vordeﬁnierte Abfolge von Aktivit¨ aten. Die Deﬁnition von Workﬂow nach WfMC schließt bereits die Automatisierung eines Gesch¨ aftsprozesses als Ganzes oder in Teilen mit ein [120]. Workﬂow Support

Synonym f¨ ur Workﬂow-Management [9] Workﬂow-Deﬁnition

Der Teil der Prozessdeﬁnition, der die automatisierbaren Aktivit¨ aten beschreibt [9], Synonym f¨ ur Workﬂow-Modell. Workﬂow-Engine

Eine Workﬂow-Engine ist eine Softwareanwendung zur Verwaltung und Ausf¨ uhrung modellierter Prozesse. Ein Workﬂow beschreibt grunds¨ atzlich wie etwas durchgef¨ uhrt werden soll. Eine Workﬂow-Engine dient der Verarbeitung von Prozessbeschreibungen, der Steuerung der angebundenen Dienste, der Speicherung von Verwaltungsinformationen und der ¨ Uberwachung und Protokollierung von

Arbeitsabl¨ aufen. Oft wird der Begriﬀ synonym zu ‘Prozess-Engine’ benutzt [82]. Sie umfasst Generierung und Zuweisung von Aufgaben, Ressourcenallokation, Aktivit¨ atsausf¨ uhrung, Vorbereitung und Modiﬁkation der Anwendungsf¨ alle, dem Start der Anwendung und der Aufzeichnung logistischer Informationen [9]. Workﬂow-Management

Workﬂow-Management ist die Zusammenfassung von Ideen, Methoden, Techniken und Software zur Unterst¨ utzung von Gesch¨ aftsprozessen. Ziel des Workﬂow-Managements ist die Erreichung eines geradlinigen und einfach wartbaren Arbeitsprozesses [9]. Workﬂow-Management-System

Ein Workﬂow-Management-System besteht aus Softwarekomponenten zum Speichern und Interpretieren von Prozessinstanzen, Erzeugen und Verwalten von Workﬂow-Instanzen sowie Komponenten zur der Kontrolle der Interaktion zwischen Workﬂow und den Workﬂow-Teilnehmern und Anwendungen. Die Systeme bieten typischerweise administrative und ¨ uberwachende Funktionen. Sie erlauben

beispielsweise R¨ uck¨ ubertragung von Aufgaben oder Eskalationsmechanismen erg¨ anzt durch Pr¨ ufungs-und Verwaltungsfunktionen. Die Funktionen k¨ onnen auf das Gesamtsystem wie auch auf individuelle Prozessinstanzen wirken [120]. Workﬂow-Management-Systeme sind generisch, d.h. dass sie nicht an spezielle Gesch¨ aftsprozesse angepasst wurden [9]. Workﬂow-Modell

Ein Workﬂow-Modell ist die Speziﬁkation eines Workﬂows [123]. Der Begriﬀsspeziﬁkation der WfMC kommt der Begriﬀ der Prozessdeﬁnition (englisch: Process Deﬁnition) am n¨ achsten. Ein Workﬂow-Modell stellt einen Workﬂow-Typ dar, wobei die Darstellung den Anforderungen der letztlich beabsichtigten Automatisierung gen¨ ugen sollte. Daher kann sie Aspekte enthalten, auf die in einem korrespondierenden Gesch¨ aftsprozessmodell verzichtet wird [40]. Ein Workﬂow-Modell ist daher als Synonym f¨ ur Workﬂow-Deﬁnition zu verstehen.

xxii

Workﬂow-Systeme

W¨ ahrend Workﬂow-Management-Systeme generisch und generell im Zusammenhang mit der Anwendungen auf Gesch¨ aftsprozesse genutzt werden, werden Workﬂow Systeme auf spezielle Gesch¨ aftsprozesse angewandt. Dabei besteht solch ein spezielles System normalerweise aus einem WFMS sowie einer Prozess- und Ressourcenklassiﬁkation, Anwendungen, einem Datenbanksystem, usw. ([9], S. 348-349). In vielen Publikationen werden Workﬂow-Management-Systeme und Workﬂow-Systeme jedoch nicht voneinander getrennt. Stattdessen wird der Begriﬀ Workﬂow-Management-System auch f¨ ur Workﬂow-Systeme benutzt. Workpackage

Englisch, siehe Arbeitspaket [16]

xxiii

1 Einleitung und Motivation

Die Beschreibung und die Einhaltung von Arbeitsabl¨ aufen k¨ onnen auf die Qualit¨ atssicherung und die Organisation eines Projektes maßgeblichen Einﬂuss haben. In der Modellierung und Simulation (M&S) k¨ onnen Arbeitsabl¨ aufe in zwei grobe Bereiche unterteilt werden: zum einen in Arbeitsabl¨ aufe, die zu einem Modell f¨ uhren, zum anderen in die T¨ atigkeiten die notwendig sind, um ein Experiment zu deﬁnieren und auszuf¨ uhren.

Ziel dieser Arbeit ist die Darstellung von Arbeitsabl¨ aufen in der M&S als Mittel zu deren Qualit¨ atssicherung. Aufgabe dieser Arbeit ist es, zun¨ achst einschl¨ agige Literatur in der M&S zu sichten und die bestehenden Vorstellungen ¨ uber Arbeitsabl¨ aufe zu sammeln, zu vergleichen und zusammenzuf¨ uhren. Ein

weiteres Ziel ist die Beschreibung der Terminologie, Technologie und Anforderungen, die aus der allgemeinen Literatur zu Arbeitsabl¨ aufen ersichtlich sind. Im Zuge des Literaturstudiums soll ein Glossar erarbeitet werden, das die unterschiedliche Terminologie und Technologie zusammenfasst. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Analyse bestehender M&S-Umgebungen bez¨ uglich ihrer Unterst¨ utzung f¨ ur Arbeitsabl¨ aufe, so dass am Ende ein Entwurf zur Integration einer Workﬂow-Unterst¨ utzung erarbeitet wird, der sich an den Anforderungen des Simulationsrahmenwerkes JAMES II orientiert und darin integriert werden soll.

Das Ziel dieses Kapitels ist der Einstieg in die Modellierung und Simulation. Dazu werden zun¨ achst grundlegende Deﬁnitionen vorgestellt, die das Grundger¨ ust f¨ ur die weiteren Kapitel legen. Dazu werden die Begriﬀe System, Modellierung und Simulation deﬁniert. Der Begriﬀ Simulation wird anschließend genauer betrachtet und Eigenschaften, Anwendungsbereiche sowie Vor- und Nachteile aufgef¨ uhrt. Danach folgt eine Motivation, welche Bedeutung Qualit¨ at und Qualit¨ atssicherung in der Modellierung und Simulation haben und welche Rolle Arbeitsschritte dabei einnehmen k¨ onnen. Zum Abschluss des Kapitels wird der weitere Aufbau dieser Master-Arbeit erl¨ autert.

1.1 Deﬁnition Modellbildung und Simulation

1.1.1 Ausgangspunkt: Das System

Bevor die Begriﬀe Modellierung und Simulation deﬁniert werden, ist noch eine weitere Deﬁnition, n¨ amlich die des Systems n¨ otig. Die Modellierung und Simulation befasst sich auf vielf¨ altige Weise mit Systemen. Nach der 1970 von Schmidt [86] eingef¨ uhrten Deﬁnition ist ein System eine Sammlung von Entit¨ aten (z.B. Menschen und Maschinen), die zur Erreichung eines logisches Endes hin agieren und interagieren. In der Praxis h¨ angt der Begriﬀ ” System“ jedoch vom Kontext der Untersuchung ab. So kann die Sammlung von

Entit¨ aten im Zusammenhang einer Analyse ein Teilsystem einer anderen Sammlung von Entit¨ aten sein. Ein Zustand l¨ asst sich als eine Sammlung von Variablenbelegungen zusammenfassen die notwendig sind, um ein System zu beschreiben. Systeme besitzen einen Zustand und lassen sich in zwei Kategorien einteilen: diskret und kontinuierlich. Die Zustandsvariablen diskreter Systeme nehmen zu bestimmten Zeitpunkten neue Werte an. Bei kontinuierlichen Simulationsmodellen ﬁnden w¨ ahrend eines Zeitabschnitts m¨ oglicherweise unendlich viele Zustands¨ uberg¨ ange statt, bei diskreten Modellen ist diese Anzahl endlich ([56], S. 3). Systeme sind außerdem dadurch charakterisiert, dass sie mit ihrer Umwelt ¨ uber Schnittstellen

interagieren. Diese Schnittstellen werden als Eingabe- und/oder Ausgabeschnittstellen bezeichnet. Eingaben haben ihren Ursprung außerhalb des Systems und sind von diesem weitgehend unabh¨ angig. Ausgaben sind Schnittstellen zur Umwelt und werden vom System bestimmt ([60], S. 2).

1.1.2 Modellierung Deﬁnition

Ein Modell ist die (im mathematischen Sinn) vereinfachende Darstellung von Strukturen, Funktionsweisen und Velaufsformen [3]. Dabei erf¨ ullt ein Modell nach Matko und Karba ([60], S. 4) folgende Eigenschaften: • Ein Modell ist ein Objekt oder ein Konzept, das genutzt wird, um etwas anderes zu repr¨ asentieren. Die Realit¨ at ist in eine zusammengefasste Form ¨ uberf¨ uhrt.

• Ein Modell ist die vereinfachte Form eines Systems, die es erm¨ oglicht, es zu verstehen, zu erkl¨ aren, zu ver¨ andern, zu erhalten, vorauszuberechnen und es m¨ oglicherweise in seinem Verhalten zu kontrollieren.

• Ein Modell ist ein Ersatz eines konkreten Systems. • Ein Modell soll das Wissen ¨ uber ein System in passender Form repr¨ asentieren und uns erm¨ oglichen, es f¨ ur andere Medien zu nutzen.

• Ein Modell soll nur die Auswirkungen von Einﬂ¨ ussen aufzeigen, welche vom Standpunkt und Zielsetzung der Modellierung aus betrachtet von Bedeutung sind.

• Ein Modell soll einfach gehalten sein, da die Konstruktion eines universellen, umfassenden Modells nicht praktikabel und un¨ okonomisch ist.

Ziel der Modellierung ist es, eine vereinfachende, dem speziﬁschen Zweck des Modells entsprechende Abbildung des urspr¨ unglichen Systems zu erschaﬀen. Sie beinhaltet den Prozess der Erstellung von Beziehungen zwischen wichtigen Einheiten eines Systems in Form von Modellen mit einem jeweiligen Ziel, Leistungskriterien und Grenzen. Modellierung ist ein iterativer, zyklischer Prozess ([60], S. 4).

Modellierungsarten

In der Literatur werden vielerlei Modellierungsarten erw¨ ahnt und erl¨ autert, daher soll an dieser Stelle kurz auf drei bekannte eingegangen werden.

Kontinuierliche und diskrete Simulationsmodelle lassen sich zwar ¨ ahnlich wie kontinuierliche und diskrete Systeme deﬁnieren, allerdings werden diskrete Modelle nicht zwangsl¨ auﬁg zur Modellierung diskreter Systeme und kontinuierliche Modelle nicht ausschließlich zur Beschreibung kontinuierlicher Systeme genutzt. Die Entscheidung welches Modell genutzt wird, ist abh¨ angig von den Simulationszielen. Soll beispielsweise der Autoverkehr auf einer Straße simuliert werden, ist eine diskrete Simulation sinnvoll, solange die jeweiligen Fahrzeuge und ihre Bewegungen individuell betrachtet werden sollen. Dagegen ist eine kontinuierliche Simulation sinnvoll, wenn die Gesamtheit der Fahrzeuge betrachtet wird und der Verkehrsﬂusses mit Hilfe von Diﬀerenzengleichungen darstellbar ist ([56], S. 6).

• Kontinuierliche Methoden besch¨ aftigen sich mit einer Menge von Gleichungen, die ein System, beziehungsweise die ¨

Anderung seiner Zustandsvariablen, im zeitlichen Verlauf beschreiben. Kontinuierliche Modelle sind durch die Deﬁnition abh¨ angiger Variablen ¨ gekennzeichnet ([60], S. 7). Die Systeme k¨ onnen aus algebraischen, diﬀerenziellen oder Diﬀerenzengleichungen bestehen ([61], S. 9-10). Die Diﬀerenzengleichungen geben Beziehungen zwischen der Ver¨ anderungsrate der Zustandsvariablen und der Zeit an. Diﬀerenzengleichungen k¨ onnen (wenn sie einfach genug sind) analytisch gel¨ ost werden, um so die Werte f¨ ur die Zustandsvariablen f¨ ur den gesamten Zeitraum als eine Funktion der Zustandsvariablen zum Zeitpunkt ” null“ (Ausgangszeitpunkt) bestimmen zu k¨ onnen. F¨ ur die meisten kontinuierlichen Modelle existieren jedoch keine analytischen L¨ osungen. Zur numerischen Integration von Diﬀerenzengleichungen werden numerischanalytische Verfahren genutzt ([56], S. 87). Als Beispiel f¨ ur kontinuierliche Simulationsmodelle ist ein Modell eines Fahrzeugd¨ ampfungssystems denkbar, welches im Laufe der Zeit unterschiedlichen Fahrbahnbel¨ agen ausgesetzt ist und damit schwankenden Belastungen unterliegt.

• Diskrete Modelle sind durch abh¨ angige Variablen gekennzeichnet, die sich nur bei eindeutigen Auspr¨ agungen unabh¨ angiger Variablen ¨ andern ([60], S. 7). Treten also punktuell Ereignisse auf, wird der Zustand des Systems ver¨ andert. Als einfaches Beispiel gilt ein Geldausgabeautomat einer Bank: Solange kein Kunde den Automaten beansprucht, ist dieser im Ruhezustand. Wenn jedoch ein Kunde an den Geldautomaten herantritt und eine Transaktion startet, ¨ andert sich der Zustand des Automaten und er wechselt in den Bedienmodus. Die Bedienung eines Kunden dauert eine gewisse Zeit, der Einfachheit halber eine durchschnittliche L¨ ange. Durch Z¨ ahlung kann nun ermittelt werden, wie viele Kunden den Automaten zu welcher Zeit nutzen. Diese Zahl schwankt f¨ ur gew¨ ohnlich. Mit Hilfe der Simulation ist nun berechenbar, wie lange beispielsweise ein Kunde durchschnittlich vor dem Automaten warten muss. Es kann berechnet werden, wie lang die Schlange vor dem Automaten ist, wenn Annahmen ¨ uber die Kundenanzahl vorliegen und diese Annahmen im Modell abgebildet sind. Das Simulationssystem kann sich nur zu einer Menge von z¨ ahlbaren Zeitpunkten ¨ andern. Zu genau diesen Zeitpunkten (wenn das Ereignis auftritt) ¨ andert sich der Zustand des Systems. Ein Ereignis ist deﬁniert als Vorgang, der durch sein Auftreten in der Lage ist, den Systemzustand sofort zu ¨ andern ([56], S. 6-7).

• W¨ ahrend in der diskreten Simulation Zeit eine wichtige Rolle spielt, hat sie bei der Monte Carlo-Simulation keine Auswirkungen. Monte Carlo-Experimente sind per Deﬁnition von Law und Kelton aus dem Jahre 1982 eine Zusammenfassung f¨ ur Schemata, die mit Hilfe von Zufallszahlen bestimmte statistische oder deterministische Probleme l¨ osen. Der zeitliche Bezug spielt bei diesen Problemen keine Rolle.

Monte Carlo-Experimente werden u.a. in der Finanzbranche zur Berechnung von Unternehmenswerten und zur Bewertung von Investitionen oder Finanzderivaten eingesetzt. Monte Carlo-Experimente werden in diesen F¨ allen zur Konstruktion stochastischer oder probabilistischer Finanzmodelle zum Ausdruck von Unsicherheit benutzt.

• Neben den eben genannten Simulationsarten existieren weitere, beispielsweise hybride Simulationen, die sowohl kontinuierliche als auch diskrete Elemente in einem Modell vereinen.

1.1.3 Simulation und Experiment Deﬁnition

Nach der Deﬁnition im Brockhaus [3] ist Simulation die

Darstellung technischer, biologischer, ¨ okonomischer und anderer Prozesse oder Systeme durch

”

mathematische Modelle. Simulationen erlauben Untersuchungen oder Manipulationen, deren Durchf¨ uhrung am eigentlichen System zu gef¨ ahrlich, zu teuer oder anderweitig nicht m¨ oglich ist.“

In Wissenschaft und Technik wird unter dem Begriﬀ eine Sammlung f¨ ur die modellhafte Darstellung oder Nachbildung der o.g. Prozesse oder Systeme durch Modelle zusammengefasst. Es gibt zwei unterschiedliche M¨ oglichkeiten der Simulation. Auf der einen Seite erfolgt die Simulation mittels physikalischer oder technischer Modelle, andererseits mit mathematischen oder abstrakten Modellen. Simulation ist das Ausf¨ uhren von Experimenten auf, beziehungsweise mit einem Modell, um daraus daraus Einblicke in das Verhalten eines Objektes der realen Welt zu gewinnen. Zielstellung ist dabei entweder das Verhalten des Systems zu verstehen oder abzusch¨ atzen, wie sich Systeme bei Operationen verhalten k¨ onnen. Wenn Computer f¨ ur die Durchf¨ uhrung der Simulationsstudie benutzt werden, spricht man auch von Computersimulation. Einen Computer zur Simulation von realen Systemen zu verwenden, erfordert die Erstellung eines Modells mit Hilfe von logischen oder mathematischen Beziehungen und der Abbildung in das Computermodell. Die Ver¨ anderung von Parametern des Modells erm¨ oglicht dem Bediener des Systems die Prozesse des Modells und, schlussfolgernd daraus, die des zu Grunde liegenden realen Systems zu verstehen ([61], S. 2-3). Ein Experiment selbst wird nach [3] als ein methodisches, planm¨ aßiges Vorgehen bezeichnet, das der Herbeif¨ uhrung von reproduzierbaren Ergebnissen, zumeist unter variablen Umst¨ anden, zum Zwecke der

wissenschaftlichen Beobachtung dient. Das Experiment ist eine wichtige empirische Methode der Naturwissenschaften. Sie wird aber auch in anderen Wissenschaften genutzt. Bei der Durchf¨ uhrung eines Experimentes werden somit planm¨ aßig eine oder mehrere unabh¨ angige Variablen zielgerichtet manipuliert, um Ver¨ anderungen der abh¨ angigen Variablen ablesen zu k¨ onnen.

Eigenschaften

Es lassen sich folgende Eigenschaften der Simulation zusammenfassen:

• Simulation dynamischer Prozesse ist die iterative Methode, welche das Studium der Eigenschaften eines Systems durch Experimentieren mit dem korrespondierenden Modell erm¨ oglicht. Simulation ist der Prozess des Nachahmens wichtiger Aspekte des Verhaltens eines Systems in Echtzeit, komprimierter Zeit oder erweiterter Zeit durch Konstruktion und Experimentieren mit einem Modell des Systems.

• Im Vergleich zu analytischen Methoden ist Simulation realistischer und leichter zu verstehen, solange sie richtig eingesetzt wird.

• Simulation erlaubt den Ersatz der realen Welt, von komplexen Experimenten und Versuchsanlagen durch die Nutzung g¨ unstiger und einfacher Arbeitsplatzrechner. Auf diese Weise ist Experimentieren ohne Risiken, bei gleichzeitig anschaulichen Ergebnissen m¨ oglich. • Simulation ist eine Technik, Experimente mit einem Modell auszuf¨ uhren. ([60], S. 4-5)

Anwendungsbereiche

Obwohl sich eine Vielzahl von mathematischen, betriebswirtschaftlichen, biologischen und vielen weiteren Fragen mit Hilfe der Simulation l¨ osen l¨ asst, gelten folgende Regeln, wann der Einsatz von Simulation sinnvoll ist:

• Das reale System existiert nicht beziehungsweise die Installation ist zu kostspielig, zu gef¨ ahrlich oder ein Prototyp ist unm¨ oglich zu erstellen. Als Beispiele gelten hier u.a. Flugzeuge oder Atomreaktoren. • Das reale System existiert zwar, aber Experimente sind entweder zu teuer, gef¨ ahrlich oder wirken zerst¨ orend, beispielsweise milit¨ arische oder Materialverwaltungssysteme. • Ein Prognosemodell wird ben¨ otigt, welches im Voraus lange Zeitspannen in einem komprimierten Verfahren untersucht, zum Beispiel Bev¨ olkerungswachstum, Klimaentwicklung oder Studien zur Urbanisierung.

• Mathematische Modellierung eines Systems ohne eine analytische oder numerische L¨ osung. Solche Probleme k¨ onnen u.a. bei stochastischen Problemen oder nichtlinearen Diﬀerenzengleichungen vorkommen. ([61], S.3)

Vor- und Nachteile der Simulation

Hauptnutzen der Simulation ist das gefahrlose Simulieren und damit Ausprobieren von Systemkonﬁgurationen, ohne dass ein bereits bestehendes oder in Planung beﬁndliches System ver¨ andert werden muss. Dabei ist auch zu beachten, dass bei der Simulation die Ausgangsbedingungen besser kontrollierbar sein k¨ onnen als bei realen Systemen. Durch die Gestaltung des Simulationsmodells und der Auswahl des Simulationsverfahrens muss sich der Nutzer und Entwickler zwangsl¨ auﬁg mit dem Ursprungssystem vertraut machen und die logischen Zusammenh¨ ange auf einer gemeinsamen Basis zusammentragen ([61], S. 3). Doch die Nutzung von Simulation zur L¨ osungssuche ist nicht unproblematisch. Zun¨ achst einmal fallen Kosten der Modellentwicklung und Simulationsl¨ aufe an. So sind die Simulationsergebnisse zwar absolut, jedoch nicht unbedingt unfehlbar und ben¨ otigen eine Interpretation.

Optimierungsprobleme k¨ onnen durch Generierung von Antworten und Ergebnissen durch Simulation ann¨ ahernd gel¨ ost werden, wobei die Ergebnisse nicht zwangsl¨ auﬁg optimal sein m¨ ussen. Ein besonders großes Problem im Vorfeld der Simulationsdurchf¨ uhrung ist die Modellvalidierung. So muss sichergestellt werden, dass das Modell das urspr¨ ungliche System in Bezug auf die Simulationsziele ausreichend genau darstellt.

1.2 Motivation f¨ ur den Einsatz von Modellierung und Simulation

Modelle sind (vereinfachte) Abbildungen von realen oder gedachten Systemen bzw. Probleminstanzen bez¨ uglich bestimmter Ziele. Der Einfachheit und Verst¨ andlichkeit halber soll in diesem Zusammenhang von realen oder gedachten Systemen bzw. Probleminstanzen vom realen System gesprochen werden. Die Modelle zur Darstellung realer Systeme m¨ ussen eine ausreichend genaue Repr¨ asentation dessen bieten. Es n¨ utzt nichts, ein falsches oder auch nur unzureichend genaues Modell mit Eingabedaten zu versorgen. Denn egal ob die Eingabewerte richtig oder falsch sind, die Ergebnisse sind weder nachvollziehbar, noch f¨ ur andere Zwecke zu gebrauchen. Das englischsprachige ” Garbage In“ und ” Garbage Out“ versinnbildlicht dieses

Problem. Die Herausforderung ist nicht die Schaﬀung eines Computerprogramms, das Eingaben akzeptiert und daraus Ausgaben generiert, sondern dass es die Transformation von Eingabe- zu Ausgabedaten richtig vollzieht [23].

Simulationsmodelle bei der Entscheidungsﬁndung beeinﬂussen nicht nur die Entscheidungen der Entscheidungstr¨ ager, sondern auch das damit in Verbindung stehende Umfeld. Aufgrund dieser weitreichenden Einﬂ¨ usse ist die Richtigkeit bzw. Genauigkeit der Simulationsergebnisse von großer Bedeutung [80]. Da Modelle jedoch nur Abbildungen realer Systeme sind und von diesen mehr oder weniger stark abstrahieren, kann nicht von absoluter Genauigkeit eines Modells gesprochen werden. Die Glaubw¨ urdigkeit, Validit¨ at und Wahrheit sind Messgr¨ oßen f¨ ur die G¨ ute des Simulationsmodells. Sie werden in Bezug auf die Studienobjekte, f¨ ur die das Modell entworfen wurde und zum realen System betrachtet. Der Grad der ben¨ otigten bzw. n¨ otigen Genauigkeit des Modells ist f¨ ur die jeweiligen Modelle verschieden. So kann das Vetrauensniveau von 60% f¨ ur ein bestimmtes Modell und Modellzweck einen guten Wert darstellen, f¨ ur einen anderen Modellzweck werden aber m¨ oglicherweise zumindest 90% ben¨ otigt [19].

Die Simulation hat sich als wichtige Analysemethode in vielen Bereichen etabliert. Sie wird h¨ auﬁg eingesetzt, wenn Entscheidungen von erheblicher Tragweite getroﬀen werden m¨ ussen und Konsequenzen der Entscheidung nicht unmittelbar ersichtlich oder keine analytischen Hilfsmittel verf¨ ugbar sind. Das bedeutet aber auch, dass die Richtigkeit und die ¨ Ubertragbarkeit der Simulationsergebnisse von erheblicher

Bedeutung f¨ ur das weitere Vorgehen sind. So k¨ onnen fehlerhafte Simulationsergebnisse, die als Entschei-dungsvorlage formuliert und umgesetzt werden, Kosten nach sich ziehen, die die Simulationskosten selbst um ein Vielfaches ¨ ubersteigen k¨ onnen ([71], S. 1). Auch in wissenschaftlichen Simulationsstudien ist die Glaubw¨ urdigkeit der Simulationsergebnisse ein wichtiger Aspekt.

Zur Erreichung der Glaubw¨ urdigkeit von Simulationsergebnissen muss deren Qualit¨ at bewertet und gesichert werden. Ein Mittel zur Erreichung von Qualit¨ at und Glaubw¨ urdigkeit sind Methoden der Veriﬁkation und Validierung (V&V). Die vollst¨ andige Korrektheit von Simulationsmodellen l¨ asst sich im Allgemeinen nicht nachweisen. Mit Methoden der V&V und deren konsequenter Anwendung k¨ onnen die Gefahren fehlerhafter Simulationsmodelle und -ergebnisse jedoch wirksam verhindert und somit die Gefahr von Fehlentscheidungen begrenzt werden ([71], S. 1).

Die Glaubw¨ urdigkeit eines Simulationsmodells und der Simulationsergebnisse h¨ angt nicht allein von der Korrektheit des Modells ab. Sie wird ebenfalls durch die fehlerfreie Problemformulierung maßgeblich beeinﬂusst. Die T¨ atigkeiten zur Qualit¨ atssicherung und Erreichung von Glaubw¨ urdigkeit sind daher nicht auf einen einzelnen Prozess w¨ ahrend der Modellierung und Simulation begrenzt, sondern auf den Gesamtprozess anzuwenden [21].

Durch den strukturierten Prozess der Modellentwicklung und Simulationsausf¨ uhrung l¨ asst sich die Produktqualit¨ at direkt steigern. Die gute Strukturierung erleichtert gleichzeitig auch den sinnvollen Einsatz von Methoden zur Vertrauensbildung in das Modell durch V&V. Es existieren daher viele Prozessmodelle in der Modellierung und Simulation, die sich jedoch oft in wichtigen Punkten unterscheiden. Das sind bei-

spielsweise verschiedene Deﬁnitionen von Rollen innerhalb des Projektes und deren Verantwortlichkeiten, fehlende oder inkonsistente Anforderungen an die Dokumentation und verschiedene Prozessausf¨ uhrungen sowie unterschiedlich bezeichnete und/oder umfangreiche (Zwischen-) Ergebnisse. Die Heterogenit¨ at der existierenden M&S-Prozesse beeinﬂusst auch die Auswahl der zur Qualit¨ atssicherung notwendigen V&V-Maßnahmen. Die Vielzahl an m¨ oglichen M&S-Prozessen kombiniert mit der Vielzahl an V&V-Maßnahmen f¨ uhrt dabei dazu, dass in der praktischen Entwicklung von M&S-Anwendungen die Methoden der V&V ad-hoc ausgew¨ ahlt werden. Das bedeutet, dass das Risiko ein falsches V&V-Mittel auszuw¨ ahlen steigt und sich negativ auf die Glaubw¨ urdigkeit des gesamten M&S-Prozesses auswirkt [113]. Die V&V sollte daher in den allgemeinen M&S-Prozess eingebunden werden. Dazu ﬁnden sich in der Literatur verschiedene Ans¨ atze. Ein Ansatz ist die Etablierung eines gemeinsamen V&V-Prozesses, der f¨ ur alle M&S-Prozesse eingesetzt werden kann [113]. Solch ein Ansatz ist das REVVA-Projekt. REVVA ist ein gemeinsames methodisches Rahmenwerk f¨ ur Veriﬁkation, Validierung und Akkreditierung von Daten, Modellen und Simulationen [34]. So ein allgemeiner Ansatz ist f¨ ur gew¨ ohnlich, auch in diesem Fall, so abstrahiert, dass er zus¨ atzlich zum bestehenden M&S-Modell implementiert und an diesen angepasst werden muss. Schließlich sind die Aktivit¨ aten zur V&V abh¨ angig vom zugrunde liegenden M&S-Prozess. Eine andere M¨ oglichkeit das V&V-Problem f¨ ur verschiedene M&S-Prozessmodelle zu l¨ osen, ist die Einf¨ uhrung von Standardprozessen f¨ ur die Modellierung und Simulation mit jeweils dazugeh¨ origen Standardprozessen zur V&V [26].

1.3 Inhalt und Aufbau der Masterarbeit

Die weitere Gliederung dieser Arbeit ergibt sich wie folgt: In Kapitel 2 werden Begriﬀe rund um Gesch¨ aftsprozess und Workﬂow deﬁniert und beschrieben. Es wird insbesondere auf Eigenschaften, Anforderungen und Unterschiede verschiedener Arten von Workﬂows eingegangen und dargestellt, welche Arten der Modellierung und Darstellung von Workﬂows existieren.

Kapitel 3 beginnt mit der Betrachtung verschiedener Vorgehensmodelle in der Softwareentwicklung. Diese Betrachtung bildet die Grundlage f¨ ur Vorgehensmodelle in der M&S, welche anschließend vorgestellt werden. Software wird gegen¨ uber anderen Produkten abgegrenzt und diskutiert, welche Anforderungen es an Software in Bezug auf Qualit¨ at gibt und wie diese ermittelt und quantiﬁziert werden k¨ onnen. Ein weiterer Komplex des Kapitels sind Vorgehensmodelle in der M&S. Es werden verschiedene Modelle vorgestellt und erl¨ autert. Besonderes Augenmerk ist dem Zusammenhang zwischen Methoden der Qualit¨ atssicherung, also Methoden der V&V und deren Integration in die vorgestellten Vorgehensmodelle gewidmet. Zum Abschluss des Kapitels werden konkrete Verfahren der V&V in ihrem Einsatzkontext genannt. In Kapitel 4 werden verschiedene M&S-Werkzeuge bez¨ uglich ihrer Workﬂow-Unterst¨ utzung untersucht und verglichen. Es werden sowohl kommerzielle als auch Forschungsprojekte untersucht. Die Arbeitsweise der Werkzeuge reicht von lokalen Installationen bis hin zu solchen, die zur Ausf¨ uhrung auf Web-Services zugreifen.

Das Kapitel 5 stellt zun¨ achst das an der Universit¨ at Rostock entwickelte Simulationsrahmenwerk JAvabased Multipurpose Environment for Simulation II (JAMES II) vor. Anschließend werden die Anforderungen von JAMES II bez¨ uglich der Workﬂow-Unterst¨ utzung herausgearbeitet. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen der vorherigen Kapitel und den Anforderungen von JAMES II wird ein Entwurf vorgestellt, wie Arbeitsabl¨ aufe in JAMES II integriert werden k¨ onnen.

Als Abschluss der Arbeit werden in Kapitel 6 die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit zusammengefasst und M¨ oglichkeiten genannt, was zuk¨ unftige Arbeiten in JAMES II bez¨ uglich der Workﬂow-Unterst¨ utzung leisten k¨ onnen.

2 Workﬂow und Workﬂow-Management

Das folgende Kapitel dient zun¨ achst der Deﬁnition, Erl¨ auterung und der weiteren Unterteilung von Begriﬀen, die in Zusammenhang mit Gesch¨ aftsprozessen und Workﬂow stehen. Dies umfasst die Bezeichnungen Gesch¨ aftsprozesse, Gesch¨ aftsprozessmanagement (GPM) und Gesch¨ aftsprozessmanagementsystem (GPMS) sowie Workﬂow, Workﬂow-Management (WFM) und Workﬂow-Management-System (WFMS). Anschließend werden Aspekte von Qualit¨ at, insbesondere im Zusammenhang mit Gesch¨ aftsprozessen erl¨ autert. Aufbauend auf den genannten Grundlagen werden verschiedene Sichtweisen auf Workﬂows genannt und beschrieben. Es wird eine ¨ Ubersicht ¨ uber verschiedene Konzepte von Workﬂows und Grundz¨ uge von

WFM und WFMS, sowie Anforderungen an Gesch¨ aftsprozess- und Workﬂow-Management pr¨ asentiert. In einem weiteren Unterpunkt dieses Kapitels werden verschiedene Modellierungs- und Darstellungsformen von Workﬂows genannt und erkl¨ art.

2.1 Gesch¨ aftsprozesse und Workﬂow

Der folgende Abschnitt dient der Deﬁnition und Abgrenzung der Begriﬀe Gesch¨ aftsprozess, GPM und GPMS einerseits, sowie Workﬂow, WFM und WFMS andererseits.

2.1.1 Deﬁnitionen und Erl¨ auterungen

Gesch¨ aftsprozess

Grundlage eines Arbeitsablaufs (englisch: Workﬂow (WF)) ist der Gesch¨ aftsprozess (GP) (englisch: Business Process (BP)). Ein Gesch¨ aftsprozess ist ein Prozess, der sich auf den Produktionsprozess eines bestimmten Produktes konzentriert. Ein Prozess ist nach Deﬁnition der Internationale Organisation f¨ ur Normung (ISO) 9000:2000 ein

Satz von in Wechselbeziehung oder Wechselwirkung stehenden T¨ atigkeiten, die Eingaben in

”

Ergebnisse umwandeln“ [2].

Der in der Deﬁnition des Gesch¨ atsprozesses enthaltene Begriﬀ Produkt hat eine große Spannweite. Er umfasst sowohl physikalische Produkte wie Autos, Flugzeuge oder Br¨ ucken, als auch Services, d.h. weniger greifbare Prozesse wie die Erstellung von Entw¨ urfen, die Schadensfallbearbeitung in einer Versicherungsgesellschaft oder die Erstellung eines Gutachtens. Als Synonym zu Gesch¨ aftsprozess wird auch der Begriﬀ Work Process (WP) benutzt ([9], S. 333).

Moderne Organisationen und Unternehmen umfassen viele Besch¨ aftigte, gleichsam wird eine Reihe von Informationssystemen eingesetzt. Sowohl die Besch¨ aftigten als auch die Informationssysteme sind kritische Faktoren f¨ ur den Unternehmenserfolg. Das Konzept der Prozesse ist ein wichtiger Ansatz, um die Arbeitsweise eines Unternehmens zu verstehen. Durch Identiﬁkation von Schl¨ usselzielen k¨ onnen Verhaltensmuster von Aktivit¨ aten, die Anl¨ asse warum Menschen zusammenarbeiten, der Austausch von Informationen und die Nutzung speziﬁscher Informationssysteme erkannt und beschrieben werden ([115], S. 3). GPs sind also Prozesse. Ein Prozess umfasst eine Reihe von Aktivit¨ aten, die aus einer deﬁnierten Eingabe ( ” Input“) ein deﬁniertes Ergebnis ( ” Output“) erzeugen. Der Prozessbegriﬀ sagt jedoch noch nichts ¨ uber

Begrenzung, Reichweite und Struktur des Prozesses selbst und den Empf¨ anger der Prozessergebnisse aus. So ist bereits die Verkn¨ upfung weniger Aktivit¨ aten und/oder Arbeitsschritte zur Erstellung eines Ergebnisses ein Prozess. Zur Koordination der zu Hunderten oder gar Tausenden in einem Unternehmen ablaufenden Prozesse m¨ ussen diese so miteinander verbunden oder abgestimmt werden, dass im Ergebnis W¨ unsche, Anforderungen und Erwartungen von Kunden erf¨ ullt werden. Die Koordination der Einzelprozesse verursacht

in der Praxis oftmals sowohl Schwierigkeiten als auch Kosten. Zur Behebung dieser Probleme wurde das Konzept des Gesch¨ aftsprozessmanagements entwickelt ([85], S. 63-64). Nach Schmelzer und Sesselmann [85] besteht ein Gesch¨ aftsprozess aus

[...] der funktions- und organisations¨ uberschreitenden Verkn¨ upfung wertsch¨ opfender Akti-

”

vit¨ aten, die von Kunden erwartete Leistung erzeugen und die aus der Gesch¨ aftsstrategie abgeleiteten Prozessziele umsetzen.“ Sie erm¨ oglichen es, die ” [...] strukturbedingte Zerst¨ uckelung der Prozesskette in Funktionsorganisationen zu ¨ uberwinden und die Aktivit¨ aten eines Unter-

nehmens auf die Erf¨ ullung von Kundenanforderungen und die Erreichung der Gesch¨ aftsziele auszurichten.“

Gesch¨ aftsprozesse existieren unabh¨ angig von unserer Wahrnehmung. Die bewusste Darstellung von GP mittels graﬁscher, gedanklicher, abstrakter oder rechnerischer Modelle (also die Modellierung der GP) erm¨ oglicht es nach Rosenkranz [74] folgende Ziele zu erreichen: 1. Die Ausrichtung der GP-Modellierung auf Kundennutzen und -bed¨ urfnisse. 2. Die Dokumentation, Speicherung, Archivierung von Organisationswissen und Erh¨ ohung der Prozesstransparenz.

3. Das Controlling der Aufbau- und Ablauforganisation des Unternehmens und Hilfe bei der Standardisierung und Zertiﬁzierung (z.B. nach ISO). 4. Die Steigerung der Eﬃzienz der GP durch den Einsatz von • Prozess-Neuentwurf,

• Prozessinnovation und

• Prozessoptimierung.

5. Die verursachungsgem¨ aße Verteilung von Werten, Nutzen und Kosten.

6. Die Ermittlung wichtiger Kontroll- und Steuergr¨ oßen f¨ ur GP, wie z.B. Kostentreiber und strategische Treiber (z.B. Kunden-, Vertriebs-, Produkt-, Lieferketten- und Einkaufsstrategie). 7. Die Simulation neuer Technologien und Organisationsformen.

Weitere Ziele bei der Modellierung von Gesch¨ aftsprozessen und die verschiedenen Sichtweisen werden im Abschnitt 2.3 auf Seite 22 n¨ aher erl¨ autert.

Gesch¨ aftsprozessmodell und Gesch¨ aftsprozessinstanz

Ein Gesch¨ aftsprozessmodell besteht nach Deﬁnition von Weske ([118], S. 7) aus einer Menge von Aktivit¨ atsmodellen und den Ausf¨ uhrungsbeschr¨ ankungen zwischen diesen. Eine Gesch¨ aftsprozessinstanz repr¨ asentiert einen konkreten Anwendungsfall in der operativen T¨ atigkeit eines Unternehmens. Die Gesch¨ aftsprozessinstanz besteht aus Aktivit¨ atsinstanzen. Jedes Gesch¨ aftsprozessmodell arbeitet als eine Kopie einer Menge von Gesch¨ aftsprozessinstanzen und jedes Aktivit¨ atsmodell verh¨ alt sich wiederum wie eine Menge von Aktivit¨ atsinstanzen ([118], S. 7).

Gesch¨ aftsprozessmanagement

Die Verwaltung von Gesch¨ aftsprozessen erfolgt durch das GPM. Es umfasst neben der Sicht auf GP mit ihren wesentlichen Bestandteilen und ihren Interaktionen auch zus¨ atzliche Aktivit¨ aten. GPM beinhaltet Konzepte, Methoden und Techniken zur Unterst¨ utzung des Entwurfs, der Verwaltung, der Konﬁguration, der Ausl¨ osung und der Analyse von Gesch¨ aftsprozessen ([118], S. 5).

Grundlage f¨ ur das GPM ist die explizite Darstellung der Gesch¨ aftsprozesse mit ihren Aktivit¨ aten und Ausf¨ uhrungsbeschr¨ ankungen. Die Modellierung von GP ist die Voraussetzung f¨ ur deren Analyse, Verbesserung und Ausf¨ uhrung. Gesch¨ aftsprozesse und das GPM lassen sich, je nach Sichtweise, in verschiedene Kategorien unterteilen. Die folgende Einteilung ist von Weske [118] entnommen.

Organisatorisch oder operational Im GPM lassen sich verschiedene Stufen charakterisieren. Sie reichen von Betrachtungen h¨ oherer Gesch¨ aftsstrategien bis hin zu implementierten GPs. Auf h¨ ochster Ebene werden die Strategie und Ziele eines Unternehmens speziﬁziert, welche die langfristigen Ziele und Wettbewerbsvorteile enthalten. Ein langfristiges Ziel ist z.B. die Erreichung oder Verteidigung der Marktf¨ uhrerschaft. Auf der darunter folgenden Ebene wird die Gesch¨ aftsstrategie auf operationale Ziele heruntergebrochen. Die operationalen Ziele werden dann in weitere Teilziele aufgespalten. Auf der dritten Stufe ﬁnden sich organi-satorische Gesch¨ aftsprozesse. Sie sind h¨ ohere Prozesse, die typischerweise durch ihre Ein- und Ausgaben, die erwarteten Ergebnisse und den Abh¨ angigkeiten zu anderen organisatorischen Gesch¨ aftsprozessen in textueller Form dargestellt werden. Die Darstellung h¨ oherer Prozesse erfolgt durch informale und semiformale Methoden.

Organisatorische GP beschreiben grobk¨ ornige Funktionalit¨ aten. Daher werden zu ihrer Verfeinerung typischerweise mehrere operationale GP ben¨ otigt. Sie beschreiben Aktivit¨ aten und deren Beziehungen zueinander, verzichten jedoch auf Implementationsaspekte. Sie bilden die Basis f¨ ur implementierte Gesch¨ aftsprozesse. Diese enthalten Informationen ¨ uber die Ausf¨ uhrung der Prozessaktivit¨ aten, sowie ¨ uber die technische und

organisatorische Umgebung in der sie ausgef¨ uhrt werden. Die Implementation von Gesch¨ aftsprozessen kann auf vielfache Weise erfolgen, angefangen von geschriebenen Prozeduren und Richtlinien bis hin zu prozessgesteuerten Plattformen ([118], S. 17-18).

Intraorganisatorische Prozesse und Prozesschoreographien Gesch¨ aftsprozesse k¨ onnen durch eine einzelne Organisation ausgef¨ uhrt werden. Wenn keine Interaktion zwischen Gesch¨ aftsprozessen anderer Organisationen stattﬁndet, wird der Gesch¨ aftsprozess als intraorganisational bezeichnet. Ziel der intraorganisationalen Gesch¨ aftsprozesse sind Verbesserungen interner Prozesse durch Eliminierung von Aktivit¨ aten, die keinen Nutzen haben. Die Mitarbeiter der Organisation werden in organisatorischen Modellen repr¨ asentiert und die Ausf¨ uhrung von Aktivit¨ aten den Personen oder Stellen zugeordnet, die daf¨ ur ausreichend qualiﬁziert und kompetent sind.

Viele, wenn nicht sogar die meisten, Gesch¨ aftsprozesse interagieren jedoch mit Gesch¨ aftsprozessen anderer Organisationen und formen auf diese Weise Prozesschoreographien. Der Umgang mit interagierenden Gesch¨ aftsprozessen erfordert die Beachtung von Kommunikationsaspekten, aber auch von rechtlichen Belangen. So m¨ ussen Interaktionen zwischen Gesch¨ aftsprozessen unterschiedlicher Unternehmen durch rechtlich bindende Vertr¨ age untermauert werden. Die technische Ebene darf dabei ebenfalls nicht außer acht gelassen werden, da die verschiedenen Organisationen heterogene Softwaresysteme benutzen k¨ onnen ([118], S. 18-19).

Grad der Automatisierung Gesch¨ aftsprozesse lassen sich auch nach ihrem Grad der Automatisierung unterscheiden. Sie k¨ onnen vollst¨ andig automatisch ablaufen, so dass kein Nutzer in den Prozess eingreifen muss, dieser also automatisch ausgef¨ uhrt wird. G¨ anzlich vollautomatisch laufen aber auch diese Prozesse nicht ab. So kann die Buchung eines Flugtickets auf Seiten der Fluggesellschaft automatisch ablaufen. Seitens des Kunden ist jedoch die manuelle Eingabe von Daten wie Anschrift, der gew¨ unschten Flugzeit und Rechnungsart notwendig.

Die Integration von Unternehmensanwendungen ist ein weiteres Gebiet der Automatisierung von GPs. Ziel ist die Integration von Funktionalit¨ aten, die von heterogenen Systemen bereitgestellt werden. Es existieren verschiedene Techniken zur Integration von Unternehmensanwendungen. Dabei spielt die Prozesstechnologie eine wichtige Rolle. Besonders wichtig ist sie, seitdem eine wachsende Anzahl serviceorientierter Softwarearchitekturen verf¨ ugbar sind, die die Komposition einzelner Services zu einem Prozess erlauben. Viele Gesch¨ aftsprozesse erfordern manuelle Aktivit¨ aten, beinhalten aber ebenso automatisierte Aktivit¨ aten. Die Interaktion mit dem Nutzer ist oftmals essentiell wichtig f¨ ur den Erfolg des Prozesses. Fr¨ uhe Ans¨ atze, die dem Nutzer lediglich Vorgaben machten, wann etwas zu tun ist, konnten sich zumeist nicht durchsetzen. Systeme, die das Wissen der Nutzer als eine wichtige Quelle zur Verbesserung und Kontrolle der Prozesse anerkennen, haben bessere Chancen von den Nutzern akzeptiert zu werden ([118], S. 19).

Grad der Wiederholung Gesch¨ aftsprozesse k¨ onnen auch nach dem Grad ihrer Wiederholung klassiﬁziert werden. Hoch repetitive Prozesse ﬁnden sich sowohl auf dem Gebiet der vollst¨ andig automatisierten

Gesch¨ aftsprozesse, als auch in Gesch¨ aftsprozessen mit menschlicher Interaktion. Bei einem hohen Grad von Wiederholungen sind Investitionen in Modellierung und automatischer Ausf¨ uhrung betriebswirtschaftlich sinnvoll, da viele Prozessinstanzen davon proﬁtieren k¨ onnen. Auf der anderen Seite gibt es Prozesse, die selten ausgef¨ uhrt werden. Solche Prozesse schließen oftmals großen Aufwand von Ingenieursleistungen ein, beispielsweise bei der Konstruktion eines Schiﬀes. Die Kosten f¨ ur die Modellierung von Prozessen sind hoch. Daher ist fraglich, ob der Aufwand zur Modellierung in Bezug auf den m¨ oglichen Nutzen gerechtfertigt ist. Gesch¨ aftsprozesse mit geringem Grad der Wiederholung sind h¨ auﬁg nicht vollst¨ andig automatisiert und haben einen gemeinschaftlichen Charakter.

Seitdem die Verbesserung der Zusammenarbeit der in einem Gesch¨ aftsprozess beteiligten Personen im Mittelpunkt der Betrachtung steht, ist nicht mehr allein die Eﬃzienzsteigerung zentrales Kriterium f¨ ur den Einsatz von GPMS, sondern auch die Aufzeichnung was genau ausgef¨ uhrt wurde und welche kausalen Beziehungen zwischen den Projektaufgaben existieren. Bei wissenschaftlichen Experimenten ist der Nachweis der Herkunft der Daten ein Ziel der Prozessunterst¨ utzung. So wird die Dokumentation der Beziehungen zwischen der Experimentdeﬁnition und den Ergebnisdatens¨ atzen zum Zwecke der Wiederholbarkeit der Experimente immer wichtiger ([118], S. 19-20).

Grad der Strukturierung Ein Gesch¨ aftsprozess ist strukturiert, wenn das Gesch¨ aftsprozessmodell (GP-Modell) die Aktivit¨ aten und deren Ausf¨ uhrungsbeschr¨ ankungen vollst¨ andig beschreibt. Die Alternativen f¨ ur die Entscheidungen, die w¨ ahrend der Durchf¨ uhrung des GP getroﬀen werden, m¨ ussen w¨ ahrend des Entwurfs festgelegt werden.

Hochgradig repititive und strukturierte Gesch¨ aftsprozesse werden in [118] nach Leymann und Roller auch als Produktionsworkﬂows bezeichnet. Scheinbar setzen die Autoren die informationstechnische Umsetzung der hochgradig repititiven und strukturierten Gesch¨ aftsprozesse voraus. F¨ ur Mitarbeiter mit hohem Anteil

geistiger/kreativer Arbeit, die selbst ¨ uber die Ausf¨ uhrung von Aktivit¨ aten entscheiden, sind strukturierte GP eher nachteilig, da einzelne Aktivit¨ aten nicht ¨

F¨ ur die bessere Unterst¨ utzung von Prozessen, die weniger strukturiert sind, empﬁehlt sich die Deﬁnition weniger restriktiver Prozesse. So k¨ onnen Aktivit¨ aten in beliebiger Reihenfolge und solange ausgef¨ uhrt werden, bis ein bestimmtes Ziel erreicht wurde. Wann dieses Ziel erreicht wird, entscheidet dabei ein menschlicher Prozessbeteiligter. Solche ” ad hoc“-Aktivit¨ aten sind ein wichtiges Konzept zur Unterst¨ utzung unstrukturierter Prozessbestandteile. Fallweise Behandlung ist ein Ansatz, der Wissensarbeiter bei der Ausf¨ uhrung wenig strukturierter Gesch¨ aftsprozesse unterst¨ utzt und damit ein hohes Maß an Flexibilit¨ at erm¨ oglicht. Die Kontrolle der Ausf¨ uhrung des Gesch¨ aftsprozesses ¨ ubernehmen dabei nicht die sonst

ublichen Beschr¨ ankungen des Kontrollﬂusses, sondern feink¨ ornige Abh¨ angigkeiten von Daten ([118], S. ¨ 20-21).

Gesch¨ aftsprozessmanagementsystem

Die Koordination und Ausf¨ uhrung von Gesch¨ aftsprozessen erfolgen traditionell manuell. Sie werden durch die Erfahrung der Mitarbeiter eines Unternehmens gesteuert und durch organisatorische Regularien und Prozeduren geleitet. Unternehmen k¨ onnen zus¨ atzlichen Nutzen gewinnen, indem zur Koordinierung von Aktivit¨ aten von Gesch¨ aftsprozessen Softwaresysteme eingesetzt werden. Solche Systeme, auch GPMS genannt, sind generische Softwaresysteme, die durch explizite Prozessrepr¨ asentationen gesteuert werden, um selbst die Ausf¨ uhrung von Gesch¨ aftsprozessen zu ¨ uberwachen und zu lenken ([118], S. 5-6). Sie dienen

der Steuerung und Ausf¨ uhrung der explizit abgebildeten Gesch¨ aftsprozesse und werden als Synonym f¨ ur WFMS gebraucht.

Workﬂow

W¨ ahrend der Gesch¨ aftsprozess den Bezug zu betriebswirtschaftlichen Faktoren wie Kosten und Erl¨ ose und die Verbindung zu klassischen Managementaktivit¨ aten darstellt, ist der Workﬂow die informationstechnische Realisierung des Gesch¨ aftsprozesses. Der Arbeitsablauf kombiniert Anwendungsf¨ alle, Ressourcen und Ausl¨ oser aus dem zugrunde liegenden (Gesch¨ afts-) Prozess bzw. von einem Teil davon ([9], S. 347 und

[123]). Somit ist der Arbeitsablauf bzw. Workﬂow eine vordeﬁnierte Abfolge von Aktivit¨ aten. Die Deﬁnition eines Workﬂows im Standard der Workﬂow Management Coalition (WfMC) geht dar¨ uber hinaus. Die WfMC ist eine 1993 gegr¨ undete weltweite Organisation. Sie ist ein Verbund bestehend aus Herstellern, Nutzern, Beratern und Wissenschaftlern auf dem Gebiet des Workﬂows und des Business Process Management (BPM). Die WfMC erstellt und ver¨ oﬀentlicht Standards in den Bereichen Prozess und Workﬂow. Es ist die nach eigenen Angaben einzige Organisation, die weltweit allein auf diesem Spezialgebiet t¨ atig ist. Die WfMC hat bereits die Prozessbeschreibungssprachen Workﬂow XML (Wf-XML) und XML Process Deﬁnition Language (XPDL) geschaﬀen. Ziel der WfMC ist die Etablierung eines Workﬂow-Referenzmodells. Damit verbunden ist die Deﬁnition der XPDL sowie des Web-Service-Protokolls Wf-XML. Die WfMC unterst¨ utzt mit XPDL ebenfalls die graﬁsche Business Process Modeling Notation (BPMN) [120]. Nach deren Deﬁnition schließt ein Workﬂow bereits die Automatisierung eines GP als Ganzes oder in Teilen mit ein. W¨ ahrend der Ausf¨ uhrung des Workﬂows werden Dokumente, Informationen oder Aufgaben von einem Teilnehmer zu einem anderen zur Ausf¨ uhrung entsprechend einer Menge prozeduraler Regeln weitergeleitet [120].

Ein Informationstechnik (IT)-System kann die Abbildung und den Ablauf des Workﬂows unterst¨ utzen. Dies umfasst die notwendige Versorgung mit Daten und die Abwicklung gem¨ aß einer im System hinterlegten Vorgabe oder eines daf¨ ur vorgesehenen Algorithmus. Solch ein System wird als WFMS bezeichnet ([9], S. 348-349). Ziel der Gestaltung des Arbeitsablaufs bzw. des Workﬂows ist die Standardisierung und die daraus m¨ ogliche (Teil-) Automatisierung der Ausf¨ uhrung.

Wissenschaftliche Workﬂows Nach Meinung von Altintas et al. [13] f¨ uhren die meisten Wissenschaftler Analysen und Modellexperimente in vielen verschiedenen Software- und Hardwareumgebungen durch. Sie koordinieren zun¨ achst gedanklich den Export und Import von Daten von einer Umgebung zur n¨ achsten, be-vor konkrete Transformationen zwischen den Werkzeugen durchgef¨ uhrt werden. Nach Ansicht von Lud¨ ascher et al. [59] sind viele wissenschaftliche Disziplinen daten- und informationsgesteuert. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse werden vielfach ¨ uber die Zusammenf¨ uhrung von Datenanalyse und der Entdeckung von Wissen

erreicht. Ein ¨ ahnlicher Trend ist, dass mehr und mehr wissenschaftliche Gruppen ihre vorhandenen Daten und Rechenkapazit¨ aten zusammenf¨ uhren und gemeinsam nutzen. Damit wird eine verteilte Infrastruktur von Daten und Rechenkapazit¨ aten geschaﬀen. Diese auch als ” Grid“ bezeichnete Struktur ist jedoch nur

ein Ziel der Zusammenarbeit. Das Ziel ist die Entwicklung und Nutzung von Grids in wissenschaftlichen Workﬂows. Das sind Netzwerke von analytischen Arbeitsstufen, die folgende Aspekte beinhalten k¨ onnen: • Datenbankzugriﬀ und Anfragenstufen, • Datenanalyse und Data Mining-Stufen,

• weitere Stufen, inklusive der Ausf¨ uhrung rechenintensiver Arbeiten auf Hochleistungscomputerclustern.

Diese Prozessnetzwerke werden typischerweise als ” Datenanalyserohrleitung“ genutzt oder zum Vergleich

von beobachteten und vorhergesagten Daten eingesetzt. F¨ ur die Erf¨ ullung der Aufgaben wird eine Vielzahl von Komponenten ben¨ otigt, so z.B. die bereits erw¨ ahnten Datenbankanfragen, Datentransformationen, Data Mining-Stufen, die M¨ oglichkeit der Ausf¨ uhrung von Simulationsstudien auf Hochleistungscomputern usw.

Idealerweise sollten Wissenschaftler die M¨ oglichkeiten haben, jegliche Datenquelle und Rechenleistung in den wissenschaftlichen Workﬂow integrieren und Daten ohne Vorbereitung w¨ ahrend der Entstehung beobachten zu k¨ onnen sowie Parameterwerte zu ¨ andern und nur die betroﬀenen Komponenten neu ausf¨ uhren zu lassen. Weiterhin sollten gen¨ ugend Metadaten ¨ uber eine Simulation sammelbar sein, f¨ ur die entstandenen

Daten sollten Interpretationshilfen gegeben werden und die Versuche f¨ ur den Forscher und andere nachvollziehbar sein. Auf diese Weise wird aus dem wissenschaftlichen Workﬂow-System eine wissenschaftliche Probleml¨ osungsumgebung, die auf einer zunehmend verteilten und serviceorientierten Infrastruktur aufbaut [59].

Bevor jedoch die oben genannten Ziele erreicht werden k¨ onnen, m¨ ussen vielerlei Herausforderungen gel¨ ost werden. So ist die momentan verf¨ ugbare Grid-Software komplex. Sich schnell ¨ andernde Versionen

und Standards ziehen es nach sich, dass Details dar¨ uber durch die Steuerung des Workﬂows dem Nutzer verborgen werden. Eine weitere Herausforderung ist die Komplexit¨ at der wissenschaftlichen Daten selbst, ein beispielhaftes Problem ist die Frage, auf welche Weise mehr semantische Eigenschaften wissenschaftlicher Daten dargestellt werden k¨ onnen als bisher [59].

Wissenschaftliche Workﬂows, in der englischsprachigen Literatur auch als Scientiﬁc Workﬂow (SWF) bezeichnet, sind Formalisierungen der ad hoc-Prozesse, die ein Wissenschaftler durchf¨ uhrt, um aus Rohdaten ver¨ oﬀentlichbare Ergebnisse zu erzeugen [13]. Wissenschaftliche Workﬂows unterstreichen oftmals spezielle Merkmale, sie k¨ onnen beispielsweise datenintensiv, rechenintensiv, analyseintensiv oder visualisierungsintensiv sein. Sie unterst¨ utzen daher individuelle miteinander kombinierbare Ziele, z.B. Serviceorientierung und Datenanalyse, Neuentwurf und Nutzerinteraktion oder Hochleistungsrechnen. Abh¨ angig von der jeweiligen Nutzergruppe k¨ onnen bestimmte Workﬂow- und technische Aspekte besonders betont oder verborgen werden [59].

Workﬂow-Management

Die Entwicklung in der Unternehmenssoftwarearchitektur und der Gesch¨ aftsprozesse auf organisatorischer Ebene f¨ uhrte zur Entwicklung des WFM. WFM (zu deutsch: Management von Gesch¨ aftsabl¨ aufen bzw. Vorgangssteuerung) steht in betriebswirtschaftlicher Hinsicht f¨ ur die Optimierung von Gesch¨ aftsprozessen innerhalb eines Unternehmens und die dadurch bedingte Produktivit¨ atssteigerung der Akteure, sowie der Reduktion der operativen Kosten.

Die besondere Leistung des WFM ist die explizite Darstellung von Prozessstrukturen in Prozessmodellen und die kontrollierte Ausf¨ uhrung von Gesch¨ aftsprozessen in Abh¨ angigkeit von den Modellen. Der modellgesteuerte Ansatz erm¨ oglicht einen hohen Grad an Flexibilit¨ at, da Prozessmodelle zur Erf¨ ullung neuer Anforderungen eingesetzt werden k¨ onnen. Angepasste Prozessmodelle k¨ onnen umgehend zur Ausf¨ uhrung von Gesch¨ aftsprozessen genutzt werden ([118], S. 49).

Van der Aalst und van Hee [9] beschreiben WFM als Zusammenfassung von Ideen, Methoden, Techniken und Software zur Unterst¨ utzung von Gesch¨ aftsprozessen. Ziel des WFM ist die Erreichung eines geradlinigen und einfach handhabbaren Arbeitsprozesses. Die Autoren verwenden den Begriﬀ ” Workﬂow Support“ synonym zu WFM [9].

Workﬂow-Management-System

WFMS (zu deutsch: Vorgangssteuerungssystem bzw. Vorgangsbearbeitungssystem) sind nach van der Aalst und van Hee ([9], S. 348-349) Softwaresysteme f¨ ur die Umsetzung und Implementation eines Workﬂow-Systems. Nach [9] bezieht sich der Begriﬀ auf universell einsetzbare Systeme. Die Autoren trennen hier das universelle, generische WFMS vom spezialisierten Workﬂow-System (WS) welches ” lediglich“ einen speziellen Workﬂow unterst¨ utzt.

Die WfMC [120] und Wolf [123] deﬁnieren WFMS als Softwaresysteme zur Deﬁnition, Erzeugung und Verwaltung der Ausf¨ uhrung von Workﬂows. Ein WFMS wird auf einer oder mehreren Workﬂow-Engines ausgef¨ uhrt. Workﬂow-Engines k¨ onnen die Prozessdeﬁnition interpretieren, mit Workﬂow-Teilnehmern interagieren und, falls ben¨ otigt, weitere IT-Werkzeuge und Anwendungen aufrufen. WFMS steuern die verschiedenen Workﬂow-Instanzen nach einem vorgegebenen, im Rechner abgebildeten Schema und stellen die dazu ben¨ otigten Daten und Applikationen bereit. Die Aufgabe eines WFMS besteht darin, zu koordinieren, wer (Rollen) was (Aufgabe) wann (Prozess) und wie (Umgebung) bearbeitet ([9], S. 348-349). F¨ ur die Analyse und Deﬁnition von Workﬂows ist nicht zwingend ein Rechnersystem n¨ otig.

In dieser Arbeit soll auf die Deﬁnition der WfMC f¨ ur WFMS zur¨ uckgegriﬀen werden. Die weitere Einteilung von van der Aalst und van Hee WFMS als universelle Unterst¨ utzung f¨ ur Gesch¨ aftsprozesse und WS f¨ ur spezielle Gesch¨ aftsprozesse sei hier zwar erw¨ ahnt und im Glossar genauer beschrieben, im weiteren Verlauf der Arbeit soll jedoch nur auf den Oberbegriﬀ des WFMS Bezug genommen werden. Ein WFMS besteht aus Softwarekomponenten zum Speichern und zur Interpretation von Prozessinstanzen, dem Erzeugen und Verwalten von Workﬂow-Instanzen und der Kontrolle der Interaktion zwischen

Workﬂow, den Workﬂow-Teilnehmern und Anwendungen. Die Systeme bieten typischerweise administrative und ¨ uberwachende Funktionen. Sie erlauben beispielsweise die R¨ uck¨ ubertragung von Aufgaben oder Eskalationsmechanismen, erg¨ anzt durch Pr¨ ufungs- und Verwaltungsfunktionen. Die Funktionen k¨ onnen auf das Gesamtsystem wie auch auf individuelle Prozessinstanzen wirken [120]. WFMS ermitteln den jeweils n¨ achsten Bearbeiter eines Gesch¨ aftsprozesses, stellen Informationen zur Verf¨ ugung, starten ben¨ otigte Programme zur Unterst¨ utzung der einzelnen Arbeitsschritte und ¨ uberwachen die fristgerechte Bearbeitung der

Vorg¨ ange. WFMS lassen sich also als universelle Softwaresysteme charakterisieren, die zur Steuerung eines Workﬂows nach den Vorgaben einer Speziﬁkation (Workﬂow-Modell bzw. Workﬂow-Deﬁnition) arbeiten [123]. Ein Workﬂow-Modell stellt einen Workﬂow-Typ dar, wobei die Darstellung den Anforderungen der letztlich beabsichtigten Automatisierung gen¨ ugen sollte. Daher kann sie Aspekte enthalten, auf die in einem korrespondierenden Gesch¨ aftsprozessmodell verzichtet wird [40]. WFMS ﬁnden bei Workﬂows Anwendung, bei denen die zugrunde liegenden Prozesse bestimmte Eigenschaften aufweisen. Sie eignen sich nach Schmelzer und Sesselmann ([85], S.30) daher besonders bei Prozessen • die gut strukturiert sind,

• die immer in der gleichen oder ¨ ahnlichen Form auftreten, d.h. nach einem festen Muster ablaufen, • die sich h¨ auﬁg wiederholen, • die einem starken Koordinierungsbedarf unterliegen, • die ein hohes Volumen an Einzeltransaktionen aufweisen und • die kostenintensiv sind.

Die WfMC hat folgende Referenzarchitektur (Abbildung 2.1) und Referenzmodell f¨ ur WFMS geschaﬀen (Abbildung 2.2): Kernbestandteil des Modells ist der ” Workﬂow Enactment Service“, der Workﬂow-Ausf¨ uhrungsdienst.

Er besteht aus mehreren Workﬂow-Engines, die Workﬂow-Instanzen erzeugen, steuern und ausf¨ uhren. Eine Workﬂow-Engine stellt die Laufzeitumgebung f¨ ur die Ausf¨ uhrung von Prozessinstanzen dar. Sie dient u.a. der Interpretation von Prozessdeﬁnitionen, der Kontrolle der Workﬂow-Instanzen, der Navigation zwischen Aktivit¨ aten und der Berechnung von sp¨ atesten Zeitpunkten, der Zugriﬀsverwaltung und einer Schnittstelle zum Aufruf externer Anwendungen.

Das Referenzmodell umfasst daneben folgende Bestandteile und Schnittstellen: • Process Deﬁnition Tools (Prozessdeﬁnitionswerkzeuge), Schnittstelle 1 Die Werkzeugsammlung umfasst einen graﬁschen Editor, mit dem die erfassten und mittels Prozessmodellierungswerkzeug dargestellten Gesch¨ aftsprozesse genauer speziﬁziert werden k¨ onnen. • Workﬂow Client Applications (Workﬂow-Client-Anwendungen), Schnittstelle 2 Workﬂow Client Applications“ dienen als Schnittstelle des Endbenutzers zum ” Workﬂow Enactment

”

Service“. Solche Anwendungen sind bspw. der elektronische Postkorb zur Anzeige eingegangener WF-Meldungen f¨ ur den Benutzer oder elektronische Formulare. • Invoked Applications (Aufgerufene Anwendungen), Schnittstelle 3 Neben den ” Workﬂow Client Applications“ ruft die Workﬂow-Engine direkt Anwendungen auf. Diese werden gem¨ aß der Prozessbeschreibung zur Ausf¨ uhrung eines Arbeitsschritts ben¨ otigt. • Other Workﬂow Enactment Service (Workﬂow-Ausf¨ uhrungsdienst f¨ ur entfernte WFMS), Schnittstelle 4 Dieser Dienst ¨ ubernimmt die termingerechte Weiterleitung von Meldungen zu anderen WFMS. Damit wird gew¨ ahrleistet, dass auch auf diesen Systemen die richtige Person in der richtigen Rolle die Aktivit¨ at erh¨ alt, um ben¨ otigte Programme zur Abarbeitung des Ablaufschrittes anzustoßen und dass Statusinformationen gesammelt werden.

• Administration & Monitoring Tools (Administrations- und ¨ Uberwachungswerkzeuge), Schnittstelle 5

Die Schnittstelle zur Administration der Workﬂow-Engine gestattet es, die Erstellung von Statistiken und Auswertungen ¨ uber den Ablauf von einzelnen Prozessen und Prozessgruppen vorzunehmen.

Dar¨ uber hinaus ist eine direkte Beeinﬂussung eines Prozessablaufs m¨ oglich, so z.B. der vorzeitige Abbruch. Die Werkzeuge werden jedoch den an Workﬂow beteiligten Personen nicht zur Verf¨ ugung gestellt. Sie dienen der ¨ Uberwachung des Gesamtprozesses. [91]

Ein wichtiger Teil des WFMS ist die eigentliche Workﬂow-Deﬁnition. Nach Aussage von Jablonski [51] sind viele Probleme bei der Umsetzung von Anwendungssystemen mit einem WFMS auf eine unzul¨ angliche Workﬂow-Deﬁnition zur¨ uckzuf¨ uhren. So m¨ ussen Softwaresysteme Unternehmen in sich ver¨ andernden Marktsituationen eﬀektiv und eﬃzient unterst¨ utzen und eine Adaptionsm¨ oglichkeit von Workﬂow-Deﬁnitionen bieten k¨ onnen. Jablonski nennt dabei eine Reihe fundamentaler Anspr¨ uche, die er in Anforderungen aus dem Anwendungsbereich des WFMS und in allgemeine Anforderungen eines Softwaremodells unterscheidet. Die meisten Anwendungssysteme f¨ ur Unternehmen (z.B. Enterprise Resource Planning (ERP)-Systeme) besitzen Workﬂow-Komponenten. Diese erm¨ oglichen die ﬂexible Anpassung von Gesch¨ aftsprozessen innerhalb dieser Systeme. Statt des Begriﬀs WFMS wird an dieser Stelle der Begriﬀ ” Workﬂow-Komponente“

genutzt, da es sich nicht um ein alleinstehendes Softwaresystem, sondern um eine eingebettete Komponente handelt ([118], S. 50).

2.1.2 Verschiedene Sichtweisen auf die Begriﬀe Gesch¨ aftsprozesse und Workﬂow

Im vorhergehenden Abschnitt wurde der Begriﬀ WF bereits eingef¨ uhrt und deﬁniert. Im Folgenden soll auf die verschiedenen Sichtweisen auf WF und Gesch¨ aftsprozesse n¨ aher eingegangen werden.

Die Begriﬄichkeiten Gesch¨ aftsprozess und WF erscheinen dem Einsteiger in die Thematik von WF und GP beim ersten Lesen ziemlich ¨ ahnlich, so werden die Begriﬀe in manchen Zusammenh¨ angen auch synonym verwandt ([9], S. 7).

Die Nutzung des Workﬂows erfolgt nach van der Aalst und van Hee [9] in folgenden Zusammenh¨ angen: • Die Automatisierung von Gesch¨ aftsvorf¨ allen wird innerhalb einer Prozessdeﬁnition vollzogen. Diese wiederum identiﬁziert die verschiedenen Projektaktivit¨ aten, prozeduralen Regeln und die zugewiesenen Kontrolldaten. Die Kontrolldaten steuern den Workﬂow w¨ ahrend der Prozessausf¨ uhrung. • Viele einzelne Prozessinstanzen k¨ onnen nebeneinander ausgef¨ uhrt werden. Jede einzelne Instanz besitzt ihr zugeordnete Daten. Eine andere Bezeichnung solcher Instanzen ist ein sogenannter Anwendungsfall (englisch ” case“).

• Eine lose Verbindung existiert zwischen Produktions-Workﬂow (prozedurale Regeln sind meist im Voraus deﬁniert) und den sogenannten ” ad-hoc“-Workﬂows, bei denen die prozeduralen Regeln w¨ ahrend der Prozessausf¨ uhrung noch ver¨ andert bzw. neu geschaﬀen werden k¨ onnen.

Als Synonym f¨ ur den Begriﬀ Workﬂow verwendet die WfMC [120] auch die Begriﬀe WFM, ” Computing“ und ”

Ein Gesch¨ aftsprozess ist eine Menge von einem oder mehreren miteinander verbundenen Prozessen oder Aktivit¨ aten, welche gemeinsam einen Gesch¨ aftszweck oder ein strategisches Ziel erreichen. Der GP ist dabei normalerweise innerhalb einer Organisationsstruktur eingebettet, welche funktionale Rollen und Beziehungen deﬁniert.

Nach Deﬁnition der WfMC [120] besitzen Gesch¨ aftsprozesse typischerweise folgende Merkmale: • Ein Gesch¨ aftsprozess ist mit operationalen Zielen und Gesch¨ aftsbeziehungen verbunden, beispielsweise die Auﬀorderung an eine Versicherung die Versicherungssumme zu leisten. Die Abarbeitung des Gesch¨ aftsprozesses kann in einer einzigen Organisationseinheit angesiedelt sein. Es sind jedoch andere Formen m¨ oglich, sie reichen bis hin zur Abarbeitung ¨ uber getrennte Organisationen hinweg, beispielsweise in einer Kunden-Lieferanten-Beziehung.

• Ein Gesch¨ aftsprozess hat deﬁnierte Bedingungen, welche seine Initiierung, d.h. die Ausf¨ uhrung jeder neuen Instanz, ausl¨ osen. Er besitzt außerdem (vorab) deﬁnierte Ausgaben.

• Ein Gesch¨ aftsprozess kann formale oder auch (relativ) informelle Interaktionen zwischen den Teilnehmern nach sich ziehen und die Dauer eines Gesch¨ aftsprozesses stark variieren kann. • Ein Gesch¨ aftsprozess kann aus automatisierten Aktivit¨ aten, welche durch WFM erfasst, strukturiert und verarbeitet werden k¨ onnen, und/oder manuellen Aktivit¨ aten bestehen. Diese Art der Aktivit¨ aten liegen außerhalb des Bereiches, der mit Hilfe eines WFM abgedeckt werden kann. Beim Studium der Literatur ﬁnden sich weitere, zu den vorgestellten Deﬁnitionen verschiedene Bedeutungsinterpretationen von Gesch¨ aftsprozess und Workﬂow. Eine Unterscheidung wird dabei dem Einsteiger in die Thematik nicht auf Anhieb augenscheinlich. Allein f¨ ur den Begriﬀ Gesch¨ aftsprozess existieren mehrere Deﬁnitionen. So deﬁnieren Schmelzer und Sesselmann [85] einen Gesch¨ aftsprozess als aus der funktions¨ ubergreifenden Verkn¨ upfung wertsch¨ opfender Aktivit¨ aten, die von Kunden

”

erwartete Leistungen erzeugen und die aus der Gesch¨ aftsstrategie abgeleitete Prozessziele umsetzen“ ([85], S. 64).

An gleicher Stelle wird durch die Autoren auf weitere f¨ unf weitere Deﬁnitionen f¨ ur Gesch¨ aftsprozesse verwiesen. Allen dort aufgef¨ uhrten Deﬁnitionen ist gemein, dass Gesch¨ aftsprozesse immer einen deﬁnierten Anfang und ein deﬁniertes Ende sowie die Arbeitsteiligkeit beinhalten. In der Deﬁnition von Schmelzer und Sesselmann wird dar¨ uber hinaus noch die Betonung auf die Kundenorientierung gelegt. In den dort weiter aufgef¨ uhrten Deﬁnitionen unterscheidet sich der Gesch¨ aftsprozess jedoch immer von der Deﬁnition Prozess, da dieser nichts ¨ uber Begrenzung, Reichweite, Inhalt, Struktur oder Empf¨ anger der Prozessleistung aussagt ([85], S. 63). Schmelzer und Sesselmann gehen jedoch in ihrem Buch nicht auf den Begriﬀ des Workﬂows ein. Wolf [123] deﬁniert einen Gesch¨ aftsprozess als

eine Folge von Aktivit¨ aten, die in einem logischen Zusammenhang stehen, inhaltlich abge-”

schlossen sind und unter Zuhilfenahme von Ressourcen und eingehenden Informationen durch Menschen und/oder Maschinen auf ein Unternehmensziel hin ausgef¨ uhrt werden.“

Ein Gesch¨ aftsprozess zeichnet sich daher durch einen deﬁnierten Anfang und ein deﬁniertes Ende, erforderliche Eingaben (das k¨ onnen Kundenw¨ unsche, aber auch Anspr¨ uche gegen ein Unternehmen sein (z.B. Anspr¨ uche auf Leistungen einer Versicherung im Schadensfall)) und produzierte Ergebnisse (z.B. Zahlung der Versicherungssumme oder Ablehnung der Anspr¨ uche) aus.

Im Vergleich zu der Deﬁnition von Schmelzer und Sesselmann ist sie eher pragmatisch/technisch und weniger kundenorientiert ausgelegt. Nach Wolf [123] ist ein Gesch¨ aftsprozess ein Vorgang in Wirtschaftseinheiten, der funktions-, hierarchie- und standort¨ ubergreifend sein kann. Wolf bietet auch eine passende Deﬁnition eines Workﬂows an, welche sich inhaltlich an die Gesch¨ aftsprozessdeﬁnition anf¨ ugt. Demnach ist ein Workﬂow die informationstechnische Realisierung eines Gesch¨ aftsprozesses. Nach seiner Deﬁnition in [123] ist ein Workﬂow

“eine zum Teil automatisiert ablaufende Gesamtheit von Aktivit¨ aten, welche von einem WFMS gesteuert/¨ uberwacht wird, sich auf weite Teile eines Gesch¨ aftsprozesses bezieht und aus Vorgangsabschnitten (sog. Sub-Workﬂows) besteht.“

2.1.3 Gesch¨ aftsprozessmanagement und Qualit¨ atssicherung

W¨ ahrend Weske [118] den Begriﬀ des GPM eher technisch betrachtet, indem es Konzepte, Methoden und Techniken zur Unterst¨ utzung des Entwurfs, der Verwaltung, der Konﬁguration, der Ausl¨ osung und der Analyse von Gesch¨ aftsprozessen beinhaltet, sehen Schmelzer und Sesselmann [85] das GPM als ein integriertes Konzept zur zielgerichteten Steuerung von Gesch¨ aftsprozessen. Dieses beinhaltet F¨ uhrung, Organisation und Controlling. Es ist auf die Erf¨ ullung der Bed¨ urfnisse von Kunden und anderen Interessengruppen ausgerichtet und tr¨ agt wesentlich zur Erreichung der strategischen und operativen Unternehmensziele bei ([85], S. 4-5). Diese Betrachtung der Gesch¨ aftsprozesse integriert sowohl die Sichtweise der IT mit dem Begriﬀ des ” technischen BPM“ als auch die betriebswirtschaftliche/managementorientierte Sicht ([85],

Textauszug: 11 von 265 Seiten - nach oben

Beschreibung

Titel:

Arbeitsabläufe in der Modellierung und Simulation

Veranstaltung:

Keine

Autor:

B.Sc. Enrico Seib

Jahr:

2010

Seiten:

265

Archivnummer:

V152431

ISBN (eBook):

978-3-640-64492-6

ISBN (Buch):

978-3-640-64483-4

DOI:

10.3239/9783640644926

Dateigröße:

12365 KB

Sprache:

Deutsch

Schlagworte:

Arbeit zitieren:

B.Sc. Enrico Seib, 2010, Arbeitsabläufe in der Modellierung und Simulation, München, GRIN Verlag GmbH

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