Die Gestaltung und Optimierung von Geschäftsprozessen ist ein aktuelles Thema. Besonders der komplexe Bereich des Workflow-Managements tritt immer weiter in den Fokus der strategischen Betrachtung des Unternehmens im Spannungsfeld zwischen Marktanforderungen und Konkurrenzdruck.
Ein Gesichtspunkt dabei ist die Modellierung der Geschäftsprozesse. Damit wird aber nur der nächste Schritt eingeleitet, nämlich das neue Modell auf semantische und formale Korrektheit hin zu überprüfen und vor allem Effizienzmessungen durchzuführen.
Gegenstand dieser Diplomarbeit soll die quantitative Analyse der Geschäftsprozesse sein. Sie beschäftigt sich mit den Fragen der Effizienz der Prozesse und ihrer Simulation. Der letzte Punkt erlangt besondere Bedeutung durch die Risikosenkung bei der Implementierung neuer Prozesse in eine bestehende Organisation.
Mit einem Top-Down-Ansatz wird zunächst die Modellierung von Geschäftsprozessen besprochen und hierbei die besondere Eignung von Petri-Netzen als Modellierungssprache zur Analyse herausgestellt. Anschließend wird auf die Analyse allgemein und dann speziell auf die quantitative Analyse eingegangen.
Schwerpunkt der Arbeit wird die Darstellung der Performance-Analyse zur Effizienzmessung und der Simulation als Mittel zur Erkenntnisgewinnung sein.
Die betrachteten Algorithmen sollen für das Modellierungstool WoPeD (Workflow Petri Net Designer)1 in Java implementiert werden. Dabei handelt es sich um Open-Source-Software, die an der Berufsakademie Karlsruhe entwickelt wurde und zur Modellierung und Analyse von Geschäftsprozessen auf Basis von Workflow-Netzen insbesondere im akademischen Bereich genutzt wird.
Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit kritisch beurteilt und ein Ausblick auf weitere Entwicklungsmöglichkeiten gegeben.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Geschäftsprozessmodelle und ihre Analyse
2.1 Modelle von Geschäftsprozessen
2.1.1 Modellierung
2.1.2 Modellelemente von Geschäftsprozessen
2.1.3 Sprachen zur Modellierung
2.2 Analyse von Geschäftsprozessmodellen
2.2.1 Zum Begriff der Analyse
2.2.2 Quantitative Analysemethoden
2.2.3 Quantitative Analyse von Geschäftsprozessen
3 Kapazitätsplanung
4 Ereignisdiskrete Simulation
5 Implementierung in Java
5.1 Algorithmus zur Kapazitätsanalyse
5.2 Algorithmus zur Simulation
6 Bewertung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die quantitative Analyse von Geschäftsprozessen unter besonderer Berücksichtigung ihrer Effizienz und Simulation. Es wird untersucht, wie Prozessmodelle formal korrekt abgebildet und durch quantitative Methoden, insbesondere mittels Petri-Netzen, hinsichtlich ihrer Performanz bewertet werden können. Dabei wird eine technische Implementierung für das Open-Source-Tool WoPeD angestrebt.
- Modellierung von Geschäftsprozessen und deren Anforderungen.
- Einsatz und formale Begründung von Petri-Netzen zur Prozessanalyse.
- Methoden der Kapazitätsplanung zur optimalen Ressourcenausstattung.
- Grundlagen und Implementierung der ereignisdiskreten Simulation.
- Realisierung quantitativer Analyseverfahren in Java.
Auszug aus dem Buch
2.1 Modelle von Geschäftsprozessen
Prozesse beinhalten im Wesentlichen zwei Struktur-Einheiten: die Aktivitäten und den Kontrollfluss, also die zeitliche Abfolge der Aktivitäten.
Aktivitäten wiederum verbinden zwei Entitäten, die zusammen mit dem Prozess eine vollständige Geschäftsprozess-Spezifikation ergeben: Fälle (oder auch Kunden) und Ressourcen.
Ein Prozess beschreibt dabei die konkrete zeitliche Abfolge einer Teilmenge von Aktivitäten, die zur Bearbeitung eines konkreten Falles unter Nutzung konkreter Ressourcen-Objekte benötigt werden. Im Geschäftsprozess vereinigen sich alle Prozesse, die eine ähnliche Aufgabe erfüllen. Das Modell des Geschäftsprozesses ist ein Prozessmodell ([HaSt04, S. 30]):
”Ein Prozessmodell beschreibt die Struktur eines realen Prozesses. Es bestimmt alle möglichen Pfade entlang des Prozesses und bestimmt die Regeln für die Wahl der Pfade. Weiterhin bestimmt das Prozessmodell alle Aktivitäten, die ausgeführt werden müssen.”
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Einführung in die Problematik der Geschäftsprozessoptimierung und Vorstellung des Vorhabens, quantitative Analysemethoden in das Open-Source-Tool WoPeD zu integrieren.
2 Geschäftsprozessmodelle und ihre Analyse: Diskussion der Modellierungsgrundlagen und Bewertung verschiedener Modellierungssprachen wie ARIS, UML und Petri-Netze im Hinblick auf ihre Eignung für quantitative Analysen.
3 Kapazitätsplanung: Vorstellung eines formalen Verfahrens zur Bestimmung des optimalen Ressourcenbedarfs basierend auf der quantitativen Spezifikation des Prozesses.
4 Ereignisdiskrete Simulation: Erläuterung der Grundlagen ereignisdiskreter Simulation als flexibles Verfahren zur Performance-Analyse, wenn analytische Modelle zu komplex werden.
5 Implementierung in Java: Detaillierte Beschreibung der Software-Architektur und der implementierten Algorithmen für Kapazitätsanalyse und Simulation innerhalb des Modellierungstools WoPeD.
6 Bewertung und Ausblick: Kritische Reflexion der entwickelten Methoden, Darstellung der algorithmischen Herausforderungen sowie Ausblick auf zukünftige Erweiterungsmöglichkeiten des Systems.
Schlüsselwörter
Geschäftsprozessmodellierung, Petri-Netze, Workflow-Management, Quantitative Analyse, Kapazitätsplanung, Ereignisdiskrete Simulation, WoPeD, Ressourcenmodell, Prozessmodell, Leistungsgrößen, Java, Implementierung, Netztransformation, Performance-Analyse, Workflow-Netze
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der quantitativen Analyse von Geschäftsprozessen, um deren Effizienz mittels mathematischer Modelle und Simulationsverfahren messbar zu machen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit fokussiert auf die Modellierung mittels Petri-Netzen, die statistische Kapazitätsplanung und die ereignisdiskrete Simulation von Prozessabläufen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist die Entwicklung und Implementierung von Algorithmen zur quantitativen Analyse in das Open-Source-Modellierungswerkzeug "WoPeD", um dessen Funktionalität um Performance-Bewertungen zu erweitern.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden formale Methoden der Petri-Netz-Theorie angewendet sowie Ansätze der Warteschlangentheorie und ereignisdiskreten Simulation genutzt, um Prozessmodelle rechnerisch auszuwerten.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Fundierung der Modellierung und Analyse, die spezifische methodische Herangehensweise zur Kapazitätsplanung und Simulation sowie die technische Implementierung dieser Konzepte in Java.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Geschäftsprozessmodellierung, Petri-Netze, Kapazitätsplanung, Ereignisdiskrete Simulation, WoPeD und Ressourcenmodellierung.
Warum werden Petri-Netze anstelle von ARIS oder UML bevorzugt?
Petri-Netze bieten einen formalen mathematischen Charakter, der die automatische Verifikation und direkte Anwendung quantitativer Analysemethoden ermöglicht, was bei ARIS oder UML in dieser Form schwerer umsetzbar ist.
Wie löst die Arbeit das Problem komplexer Schleifen in der Kapazitätsanalyse?
Es wird ein Näherungsverfahren angewendet, das auf dem Prinzip der Netzentfaltung beruht, um zyklische Strukturen in berechenbare, schleifenfreie Graphen zu überführen.
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- Christian Czech (Author), 2007, Die quantitative Analyse von Geschäftsprozessen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/81707
