Fachhochschule Aachen
Fachbereich Wirtschaftswissenschaften
Wirtschaftsinformatik
Diplomarbeit

Der Einsatz von Metamodellen für die
Geschäftsprozessmodellierung

eingericht von:
Andreas Galla

 Wintersemester 2005 / 06

Abstract

Prozessmodellierung umfasst den Entwurf und die Implementierung von Geschäftsprozessen mit Hilfe von Geschäftsprozessmanagement-Werkzeugen. Dazu stehen in der Regel grafische Editoren zur Verfügung. Für die Modellierung sind Spezifikationen zur Beschreibung von Prozessen entstanden. Allerdings konnte sich bis heute kein einheitlicher Standard für die Geschäftsprozessmodellierung durchsetzen. Allen Modellierungsmethoden ist gemeinsam, dass eine Reihe von Elementen zur Darstellung von Geschäftsprozessen zur Verfügung steht, die bestimmte Funktionen erfüllen, allerdings andere Funktionen ausschließen. Hier ist die Grenze vieler Geschäftsprozessmanagement-Werkzeuge zu sehen, die zwar oft mehrere Modellierungsmethoden unterstützen, welche aber oft nur statisch sind und keine Veränderungen zulassen. Selbst eine komplexe Sprache zur Geschäftsprozessmodellierung mag im Einzelfall nicht reichen, um zufrieden stellende Modelle zu entwerfen. Andere Werkzeuge hingegen bieten dem Anwender die Möglichkeit, Veränderungen in der Modellierungssprache vorzunehmen.

Diese so genannte Metamodellierung gibt dem Anwender die Möglichkeit zusätzliche Informationen in einem Modell zu integrieren, wie z. B. den Prozessowner oder eine Änderungshistorie, und auf diese Weise ein unternehmensinternes Wissensmanagement für das Business Reengineering aufzubauen. Für die informationstechnische Umsetzung von Workflow-Management-Systemen ist die Metamodellierung hilfreich, da hier andere bzw. zusätzliche Informationen relevant sind als bei der fachlichen Abbildung und Auswertung von Geschäftsprozessen. Die Metamodellierungs-Werkzeuge stellen für den Anwender ein Basiswerkzeug mit Standardfunktionen dar, die beliebig erweitert werden können. Die Komplexität der Metamodellierungs- Werkzeuge ist dadurch nicht sehr hoch. Durch die Anpassungsfähigkeit an die jeweiligen Bedürfnisse sind sie jedoch im Vergleich zu anderen Werkzeugen sehr leistungsfähig.

In dieser Arbeit werden anhand von Literatur die Ziele, Methoden und Abläufe des Geschäftsprozessmanagements mit Hilfe von Geschäftsmanagement-Werkzeugen dargelegt. Dabei werden schwerpunktmäßig die Vorzüge des Einsatzes der Meta- Modellierung bei Geschäftsprozessmanagementsystemen und Workflow- Management-Systemen durch den Anwender nachgewiesen und anhand des Geschäftsprozessmodellierungs-Werkzeuges ADONIS demonstriert.

Abkürzungsverzeichnis ... VI

Abbildungsverzeichnis ... VIII

1 Einleitung ... 1
1.1 Motivation ... 1
1.2 Ziele ... 3
1.3 Vorgehen ... 3

2 Geschäftsprozessmodellierung und Workflow-Management ... 5
2.1 Geschäftsprozessmodellierung ... 5
2.1.1 Ziele der Geschäftsprozessmodellierung ... 5
2.1.2 Informationen in Geschäftsprozessmodellen ... 6
2.1.3 Kriterien eines Geschäftsprozesses ... 7
2.2 Workflow-Management ... 7
2.2.1 Ziele des Workflow-Managements ... 7
2.2.2 Workflow-Typen ... 8
2.3 Überführung von Geschäftsprozessmodellen in Workflow-Spezifikationen ... 10
2.3.1 Übergang vom Geschäftsprozess zum Workflow ... 10
2.3.2 Rückkopplung von der Workflow-Ausführung zum Geschäftsprozessmodell ... 11
2.4 Modellierung mit Softwareunterstützung ... 12
2.4.1 Anforderungen an die Geschäftsprozessmodellierung ... 12
2.4.2 Anforderungen an Workflow-Management-Systeme ... 14
2.4.3 Entwicklungsphasen des Workflow-Management- Systems ... 16

3 Modellierungstechnik ... 18
3.1 Modellierungssprachen ... 18
3.1.1 Ereignisgesteuerte Prozessketten ... 19
3.1.2 XML Process Definition Language ... 20
3.1.3 Business Process Modeling Notation ... 21
3.1.4 Organization for the Advancement of Structured Information Standards ... 22
3.1.5 Business Process Execution Language ... 22′
3.1.6 Unified Modeling Language ... 23
3.1.7 LOVEM-Methode ... 24
3.1.8 IT Infrastructure Library ... 24
3.1.9 ADONIS-Standard-Methode ... 25
3.2 Aufbau einer Modellierungssprache ... 26
3.2.1 Modell und Modellierung ... 26
3.2.2 Metamodellierung ... 27
3.3 Prozessmodellierungssichten ... 27
3.3.1 Sichtenkonzepte der Prozessmodellierung ... 27
3.3.2 Sichtenkonzept nach Gadatsch ... 29

4 Evaluierung der Anpassung von Metamodellen ... 31
4.1 Informationsmodellierung ... 31
4.2 Metamodellierung ... 32
4.3 Vier-Ebenen-Architektur ... 34
4.4 Metamodellierung mehrerer Sichten ... 36
4.5 Anforderungen an Metamodellierungswerkzeuge ... 38
4.6 Datenbeschreibungssprachen ... 39
4.6.1 Konzeptuelle Graphen ... 39
4.6.2 Semantische Datenmodelle ... 39
4.6.3 Objektorientierte Metamodelle ... 40
4.7 Modellierungsprinzipien ... 40
4.7.1 Lesbarkeit ... 41
4.7.2 Realitätsnähe ... 41
4.7.3 Konzeptorientierung ... 41
4.7.4 Eindeutigkeit bei Begriffsverwendung ... 42

5 Anpassung von Metamodellen in der Praxis ... 43
5.1 Grafische Anpassung ... 43
5.1.1 Unterschiedliche Symbole für gleiche Objekttypen ... 43
5.1.2 Veränderungen am Layout ... 45
5.1.3 Zusätzliche Objekttypen ... 45
5.1.4 Hinzufügen von Attributen ... 50
5.1.5 Anpassung von Restriktionen ... 50
5.1.6 Sprachliche Anpassungen ... 51
5.1.7 Unternehmensspezifische Anpassungen ... 51
5.1.8 Darstellungsvariationen ... 52
5.2 Integration verschiedener Notationen ... 53
5.3 Analyse und Simulation ... 55
5.3.1 Gründe für Analyse und Simulation ... 55
5.3.2 Ziele der Simulation ... 55
5.3.3 Informationen in Modellen ... 56
5.4 Das Werkzeug ADONIS ... 57
5.4.1 Meta-Konzept von ADONIS ... 57
5.4.2 Modellierungssichten in ADONIS ... 59
5.4.3 Anwendungsbibliothek ... 60
5.4.4 Bibliothekenverwaltung ... 62
5.4.5 Beurteilung der Anpassungsmöglichkeiten in ADONIS ... 67
5.5 Nutzen für die Entwicklung von Workflow- Management-Systemen ... 68
5.5.1 Überführung von Geschäftsprozessmodellen in Workflow-Spezifikationen ... 68
5.5.2 Workflow-Lebenszyklus ... 70
5.5.3 Wissensmanagement ... 72
5.6 Probleme bei veränderbaren Metamodellen ... 74

6 Zusammenfassung und Ausblick ... 77

Literaturverzeichnis ... 79

1 Einleitung

1.1 Motivation

Die Prozessorganisation in einem Unternehmen ist eine Notwendigkeit, um die Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten. Die Aufgaben des Managements bei Geschäftsprozessen sind die Planung, Steuerung und Kontrolle von inner- und überbetrieblichen Prozessen.¹

Geschäftsprozesse sollen darauf untersucht werden, ob sie zur Wertschöpfung des Unternehmens beitragen. Leistet ein Prozess dies nicht, so verursacht er lediglich Kosten. Ziel der Prozessorganisation ist dabei, die Prozesse optimal zu gestalten, wobei Probleme vernetzt im Gesamtzusammenhang des Unternehmens zu sehen sind. So können ganzheitliche und nachhaltige Lösungen generiert werden.

Die Prozessmodellierung umfasst den Entwurf und die Implementierung von Geschäftsprozessen mit Hilfe eines Geschäftsprozessmanagement- Werkzeuges. Dazu stehen in der Regel grafische Editoren zur Verfügung. Für die Modellierung entstanden Spezifikationen zur Beschreibung von Prozessen. Allerdings konnte sich bis heute kein einheitlicher Standard für die Geschäftsprozessmodellierung durchsetzen.

Die 1991 von Wilhelm-August Scheer veröffentlichte "Architektur integrierter Informationssysteme" (ARIS) und das Softwaresystem ARIS-Toolset setzten sich auf dem Gebiet der Unternehmensorganisation und der betriebswirtschaftlichen Informationsverarbeitung vor allem im deutschsprachigen Raum durch. Immer wieder gibt es neue Ansätze im Bereich des Business Process Modeling durch verschiedene Gruppen. Als ein Beispiel ist zu nennen die 1993 gegründete Workflow Management Coalition, eine Organisation von Herstellern, Beratern und Anwendern, mit dem Ziel der Standardisierung der Architektur und Schnittstellen von Workflow-Management-Systemen. Ein weiteres Beispiel ist die 1999 gegründete Business Process Management Initiation (BPMI), eine Organisation, die den Zweck der Standardisierung der Architektur und Schnittstellen von Business Process Management Systemen verfolgt und im Jahr 2004 die Business Process Modeling Notation (BPMN) veröffentlichte.² Der BPMN-Ansatz wird mittlerweile von immer mehr Werkzeugen unterstützt und hat die Chance, sich als neuer Standard durchzusetzen.

Allen Modellierungsmethoden ist gemeinsam, dass es eine Reihe von Elementen zur Darstellung von Geschäftsprozessen gibt, die bestimmte Funktionen erfüllen, aber andere Funktionen ausschließen. Hier ist die Grenze vieler Geschäftsprozessmanagement-Werkzeuge zu sehen, die zwar oft mehrere Modellierungsmethoden unterstützen, welche alle nur statisch sind und keine Veränderungen zulassen.

Einige Werkzeuge, darunter ADONIS des Softwareherstellers BOC GmbH, erlauben den Anwendern auf der Meta-Modellierungsebene Veränderungen wie zum Beispiel an Grafiken oder Attributen. Derartige Software werden auch als „Geschäftsprozessmanagement-Werkzeuge der nächsten Generation“³ bezeichnet. Die Erweiterung der Modellierungssprache ist insbesondere für die informationstechnische Umsetzung bei Workflow-Management-Systemen erforderlich, da hier andere Informationen relevant sind als bei der zur fachlichen Abbildung und Auswertung von Geschäftsprozessen.

1.2 Ziele

In dieser Arbeit werden die Ziele, Methoden und Abläufe des Geschäftsprozessmanagements mit Hilfe von Geschäftsmanagement-Werkzeugen dargelegt. Schwerpunktmäßig wird der Einsatz der Meta-Modellierung bei Geschäftsprozessmanagement-Systemen und Workflow-Management- Systemen durch den Anwender erörtert. Dazu werden der konzeptuelle Aufbau von Modellierungssprachen und Metamodellen evaluiert und Anforderungen an Modellierungswerkzeuge begründet. Besonderes Augenmerk gilt der Anpassungsfähigkeit der Metamodelle in Werkzeugen durch den Anwender. Dazu werden die möglichen Anpassungsbereiche der Modellierungssprachen gezeigt und die gegebenen Anpassungsmöglichkeiten des Werkzeuges ADONIS exemplarisch demonstriert.

1.3 Vorgehen

Diese Arbeit ist in vier Teile gegliedert und stellt zunächst in Kapitel 2 Geschäftsprozessmodellierung und Workflow-Management die begriffliche Trennung der Geschäftsprozessmodellierung und dem Workflow- Management vor. Weiter wird die Überführung von Geschäftsprozessmodellen in Workflow-Spezifikationen erläutert und auf die Softwareunterstützung bei der Geschäftsprozessmodellierung und in Workflow- Management-Systemen eingegangen.

Das Kapitel 3 Modellierungstechnik beschäftigt sich mit der Historie der Modellierungssprachen und stellt einige weit verbreitete Sprachen vor. Neben dem Aufbau der Modellierungssprachen wird auf das Konzept der Modellierung in verschiedenen Prozesssichten eingegangen. Die Evaluierung der Anpassung von Metamodellen wird in Kapitel 4 durchgeführt. Hier werden auf das Konzept der Metamodellierung und auf die Anforderungen an Metamodellierungswerkzeuge eingegangen und die verschiedenen Datenbeschreibungssprachen und Modellierungsprinzipien erläutert.

In Kapitel 5 wird die Anpassung von Metamodellen in der Praxis behandelt. Es werden die Einsatzmöglichkeiten der veränderbaren Metamodelle gezeigt und anhand des Werkzeuges ADONIS demonstriert. Weiter werden der Nutzen der anpassungsfähigen Metamodellierung für die modellübergreifenden Beziehungen zwischen Geschäftsprozessmodellen und Workflow-Management-Spezifikationen dargelegt und die Auswirkung auf das unternehmensinterne Wissensmanagement betrachtet. Abschließend werden mögliche Probleme, die bei veränderbaren Metamodellen auftreten können, kritisch analysiert.

[...]

1 vgl. Staud, J.: Geschäftsprozessanalyse mit Ereignisgesteuerten Prozessketten, Berlin, Heidelberg 1999, S. 10

2 vgl. zur Muehlen, M.: Workflow-based Process Controlling, Berlin 2004, S. 152

3 Junginger, S.; Kühn, H.; Strobl, R.; Karagiannis, D.: Ein Geschäftsprozessmanagement- Werkzeug der nächsten Generation - ADONIS: Konzeption und Anwendungen, in: Wirtschaftsinformatik 42, 2000, S. 392