Aktueller Stand und Trends betrieblicher Anwendungssysteme

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Relevanz dieser Arbeit
1.2 Ziel dieser Arbeit
1.3 Aufbau dieser Arbeit

2 Theoretische Grundlage
2.1 Betriebliche Anwendungssysteme
2.2 Softwarekrise

3 Stand und Trends betrieblicher Anwendungssysteme
3.1 Monolithische Anwendungssysteme
3.2 Client-Server-Architekturen, EAI und SOA
3.3 Cloud-Computing
3.4 Microservicearchitekturen

4 Entwicklung der Anwendungssysteme im Automobilsektor

5 Schlussbetrachtung
5.1 Zusammenfassung
5.2 Kritische Reflexion der eigenen Vorgehensweise

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Integrierte Informationsverarbeitung

Abbildung 2: Sichten, Beschreibungsebene und Methoden der ARIS-Architektur

Abbildung 3: monolithische Architekturen vs. SOA vs. Microservicearchitekturen

Abbildung 4: SOA - Serviceorentierte Architekturen als Teil der IT-Strategie

Abbildung 5: Beispiel-Architektur für eine Smart Factory

Abbildung 6: SAP ERP vs. SAP S/4HANA

1 Einleitung

1.1 Problemstellung und Relevanz dieser Arbeit

Die gegenwärtige Digitalisierung von Prozessen gewinnt in nahezu allen Branchen an Relevanz. Dabei ändern sich nicht nur die Arbeitsorganisation und das Arbeitsumfeld, sondern auch die in den Unternehmen eingesetzten Anwendungssysteme. Diese unterliegen im Besonderen den Veränderungen und müssen zukünftig neue Anforderungen erfüllen. Die Umsetzungen sind zwingend notwendig, um auch zukünftig im internationalen Wettbewerb zu bestehen und mögliche Marktchancen zu nutzen.¹

1.2 Ziel dieser Arbeit

Das Ziel dieser Arbeit ist es, den aktuellen Stand sowie Trends betrieblicher Anwendungssysteme darzustellen. Dabei erfolgt eine kurze Thematisierung, ob eine Überwindung der sogenannten „Softwarekrise“ durch eine stärkere Ausrichtung der Entwicklung an branchenspezifischen Strukturen und Geschäftsprozessen zu erkennen ist. Am Beispiel der neuen ERP-Produktgeneration SAP S/4 HANA des Softwareanbieters SAP AG (SAP) und deren Branchenlösung für den Automobilsektor wird praxisnah überprüft, welche Trends umgesetzt wurden und ob diese Weiterentwicklung als Grundlage für die Umsetzung intelligenter Fabriken dienen können.

1.3 Aufbau dieser Arbeit

Anknüpfend an die Einleitung im ersten Kapitel erfolgt die Erarbeitung der theoretischen Grundlagen im zweiten Teil dieser Arbeit. In diesem werden wichtige Begrifflichkeiten definiert und erläutert. Daneben erfolgt eine Beschreibung des ARIS-Konzeptes, als Beispiel für eine Informationsarchitektur. Das dritte und vierte Kapitel bildet den Schwerpunkt dieser Arbeit. In diesem werden erkennbare Entwicklungen herausgearbeitet, analysiert und kurz beschrieben. Zum Anderen wird deren Umsetzung in modernen Anwendungssystemen am Beispiel SAP S/4HANA des Softwareunternehmens SAP und der Automobilindustrie erläutert. Abschließend erfolgt eine kurze Zusammenfassung der Ergebnisse und eine kritische Reflexion der eigenen Vorgehensweise.

2 Theoretische Grundlage

2.1 Betriebliche Anwendungssysteme

Unter dem Begriff betriebliche Anwendungssysteme versteht man branchenneutrale bzw. branchenspezifische Standardsoftwaresysteme sowie eigenentwickelte Anwendungssysteme. Als Bestandteile der sogenannten „Informationspyramide“ nach Scheer werden sie auch zu Informationssystemen (IS) oder Enterprise Resource Planing (ERP)-Systemen zusammengefasst. Sie bestehen häufig aus verschiedenen Modulen einer Standardsoftware in Verbindung mit Branchenlösungen oder Eigenentwicklungen.² Die Module bzw. Teilinformationssysteme sollten integriert werden, also zusammenarbeiten, und Daten austauschen. Man unterscheidet hierbei in horizontale und vertikale Integration (vgl. Abbildung 1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Integrierte Informationsverarbeitung³

Im weiteren Sinne werden, neben der Software, zusätzlich alle Hardware- und Kommunikationsbestandteile, die im betrieblichen Umfeld eingesetzt werden, dazu gezählt.⁴ Die Einführung ist immer mit dem Ziel einer Optimierung der zugrundeliegenden Geschäftsprozesse und des Ressourceneinsatzes verbunden.⁵ Um die Komplexität eines Unternehmens beherrschbar zu machen unterstützen Informationsarchitekturen. Zur Modellierung der Unternehmensrealität erfolgt beispielsweise im ARIS-Konzept, wie in Abbildung 2 dargestellt, eine ganzheitliche Betrachtung von Geschäftsprozessen. Durch Zerlegung von Prozessen in verschiedene Sichten und deren Beschreibung soll die Komplexität überwunden werden.⁶

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Sichten, Beschreibungsebene und Methoden der ARIS-Architektur⁷

Das ARIS-Konzept enthält selbst keine eigene Ausführungsebene, sondern bietet Schnittstellen zur Integration, wie zum Beispiel zu ERP-Softwareanbietern. In der Praxis werden computergestützte Werkzeuge (sog. Tools) eingesetzt, um modellierte Geschäftsprozesse mit möglichst geringem Aufwand zu übertragen.⁸

2.2 Softwarekrise

Die Beherrschung der Komplexität von Anwendungssystemen ist eine zentrale Herausforderung und stellt die Entwickler permanent vor Herausforderungen.⁹ In den 1960er Jahren wurde erstmals von einer Softwarekrise gesprochen und bezeichnete das damals aufgetretene Phänomen, dass die Softwareentwicklung den technischen Möglichkeiten der Hardware hinterherhinkte.¹⁰ Während bei der Hardwareentwicklung nahezu alle zwei Jahre eine Verdopplung der Leistung erzielt wird, zeigt sich der Softwarebereich weniger dynamisch. Die sogenannte Softwarekrise war u.a. durch fehlerhafte und schlecht konzipierte Programme, wachsende Kosten der Softwareerstellung, Fehleinschätzungen bei großen Softwarekomplexen, fehlende Konstruktionsprinzipien zur Programmerstellung sowie hohen Wartungskosten gekennzeichnet.¹¹

Als Reaktion auf die sogenannte Softwarekrise versuchte man sich fortan verstärkt an Arbeitsweisen und Abläufe der Ingenieursdisziplinen zu orientieren. So wurde der Begriff „Software Engineering“ geprägt. Es entstand eine Art Regelwerk, das Softwareentwicklungen und größere Softwareprojekte unter Kontrolle halten soll. Seit dieser Zeit hat sich die Softwareentwicklung zunehmend professionalisiert; Strukturen, Muster und Methoden wurden implementiert und geschult. Dennoch sind einige der damals definierten Probleme bis heute noch nicht überwunden.¹² Heutige Ansätze, um die Komplexität moderner Softwareentwicklungen und Systeme zu beherrschen, sind u.a. die stärkere Ausrichtung der Entwicklung an branchenspezifische Strukturen und Geschäftsprozesse sowie Nutzung flexibler Softwarearchitekturen.

3 Stand und Trends betrieblicher Anwendungssysteme

Die Gestaltung und der Aufbau betrieblicher Anwendungssysteme wird stark von den IT-technischen Neuerungen bestimmt. Dies zeigt sich durch die Paradigmenwechsel, welche sich im Laufe der Evolution der Informationstechnologie und der sich begleitenden neuen Möglichkeiten der Ressourcenverteilung ergeben haben. Mit monolithischen Anwendungssystemen, Client/ Server-Architekturen, Enterprise Application Integration (EAI), serviceorientierten Architekturen (SOA), Cloud-Computing und Microserve-architekturen werden nachfolgend die Entwicklungen (vgl. Abbildung 3) beschrieben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: monolithische Architekturen vs. SOA vs. Microservicearchitekturen¹³

3.1 Monolithische Anwendungssysteme

Monolithische Anwendungssysteme sind so aufgebaut, dass Funktionalität und Datenverwaltung eine untrennbare Einheit bilden. Sie charakterisieren sich durch einen Zentralrechner mit angebundenen Terminals bzw. PCs, welche selbst über keine Rechenkapazitäten verfügen.¹⁴ Da die Nachteile insbesondere in der mangelnden Wartbarkeit und Integrierbarkeit liegen, sind solche Systeme heute nur noch als Altanwendungen früherer Entwicklungsprojekte in Gebrauch.¹⁵

3.2 Client-Server-Architekturen, EAI und SOA

Client-Server-Architekturen sind verteilte Anwendungssysteme, bei denen Funktionalität und Datenbestände als kooperierende Elemente betrachtet werden. Server sind dabei Rechner, die ihre Ressourcen und Dienste der Allgemeinheit zur Verfügung stellen, Clients sind die Leistungsnehmer. Diese Art der Gruppierung ist heute das vorherrschende Verarbeitungsprinzip. Welche Dienste ein Server erbringt, hängt von der Konfiguration des Anwendungssystems ab.¹⁶ Die nächsthöhere Stufe ist der Ansatz der Enterprise Application Integration (EAI), welcher umfassend die operative Integration von Geschäftsprozessen und deren Automatisierung als Ziel beinhaltet. Auf diese Weise soll ein aus Benutzersicht einziges, virtuelles System geschaffen werden, welches die Komplexität der darunterliegenden technologischen Lösungen verbirgt.¹⁷ EAI wird heute als technischer Ansatz zur Applikationsintegration gesehen und gilt als Vorstufe der serviceorientierten Architektur (SOA). Das zentrale Element der SOA sind, wie in Abbildung 4 dargestellt, (Web-) Services.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: SOA - Serviceorentierte Architekturen als Teil der IT-Strategie¹⁸

Im Gegensatz zur EAI werden die Anwendungen (wie z.B. Standardsoftware für ERP-Systeme) so geändert, dass interne Funktionen der Anwendungen als leicht wiederverwendbare Services offengelegt und nicht herstellergebunden sind.¹⁹

Dadurch wird es leichter Services von verschieden Applikationen zusammenzufügen und integrierte Prozesse über eine heterogene IT-Landschaft zu entwickeln. Im Zuge der zunehmenden Vernetzung der Wirtschaft werden betriebliche Services verstärkt von Kunden, Lieferanten und anderen Geschäftspartnern genutzt. Als Basisinfrastruktur dient das Internet, welches kostengünstige Verbindungen ermöglicht. Entsprechend müssen die Services auch in einem internetfähigen Format zur Verfügung stehen. Vor diesem Hintergrund wird im Kontext von SOA auch der Begriff „Webservices“ in den Vordergrund gerückt. Webservices definieren sich dabei als Softwaredienste über offene Protokolle und standardisierte Formate (i.d.R. XML) über das Internet.²⁰ Serviceorientierte Architekturen werden zu den verteilten Systemen gezählt, da die einzelnen Services auf unterschiedlichen Rechnern ablaufen können. Auch cloud-basierte Services (Internet) können in dieses Architekturmodell integriert werden.²¹

3.3 Cloud-Computing

Während die bisher beschriebenen Entwicklungen dadurch gekennzeichnet sind, dass die Ressourcen primär in der Disposition des einzelnen Unternehmens bzw. der Organisation liegen, geht die Idee des Cloud-Computing einen Schritt weiter und verlagert Anwendungs- und Datenschicht in das Internet. Der Begriff Cloud (auf Deutsch: Wolke) steht dabei als Metapher für das Internet. Cloud-Computing beschreibt die Bereitstellung von gemeinsam nutzbaren und flexibel skalierbaren IT-Leistungen über Netzwerke idealtypisch in Echtzeit. Es bietet den Nutzern eine Umschichtung von Investitions- zu Betriebsaufwänden und ist insbesondere für Unternehmen, die über keine eigene IT-Infrastruktur verfügen, eine Alternative.²² Je nachdem welche Leistungen durch Cloud Computing erbracht werden, unterscheiden sich die Dienstleistungsmodelle externer Anbieter, wie folgt:

§ Software-as-a-Service (Abkürzung: SaaS)

Bei SaaS handelt es sich um eine ganzheitlich gemietete Dienstleistung, wobei die traditionelle IT-Infrastruktur vollständig ersetzt wird.²³ Der Dienstleister stellt Softwareanwendungen über ein Webinterface oder eine Programmierschnittstelle zur Verfügung. In der Regel hat der Anwender keinen Einfluss auf den Betrieb und die Realisierung der bereitgestellten Anwendungsdienste, kann diese jedoch in gewissem Umfang konfigurieren.²⁴ Ein Beispiel ist Salesforce, welches CRM-Funktionalitäten bereitstellt.²⁵

§ Platform-as-aService (Abkürzung: PaaS)

Bei PaaS wird auf eine bestehende Infrastruktur aufgebaut. Dem Kunden werden sog. Tools und Umgebungen angeboten, mit denen eine Weiter- oder Neuentwicklung von Anwendungen ermöglicht wird.²⁶ Der Anwender behält die Kontrolle über die Anwendungssoftware, nutzt aber standardisierte Softwarekomponenten (Entwicklungssoftware, Middleware, Softwarebibliotheken, Betriebssystem), welche vom Dienstleister zur Verfügung gestellt und gewartet werden.²⁷ Ein Beispiel hierfür ist die Cloud-Computing Plattform Azure von Microsoft.²⁸

§ Infrastructure-as-a-Service (Abkürzung: IaaS)

Bei IaaS bietet der Dienstleister elementare Dienste an, wie beispielsweise Rechen- leistungen in Form von virtuellen Maschinen, Speicher- oder Nachrichtendiensten sowie Netzwerkdiensten, welche vom Anwender genutzt werden können.²⁹

Tendenziell nutzen Kunden mit komplexen Anwendungslandschaften dieses Modell, welche mit bestehender Hardware nicht handhabbar ist.³⁰ Ein Beispiel sind die Amazon Web Services (AWS).³¹

[...]

¹ vgl. Hermeier/ Heupel/ Fichtner-Rosada (2019), S. 202

² vgl. Scheer, 1995, S. 5 in Verbindung mit Scheruhn, 1997, S. 3

³ vgl. Mertens/ Meier, 2009, S. 1

⁴ vgl. Stahlknecht, 1997, S. 358

⁵ vgl. Scheruhn, 1997, S. 3

⁶ vgl. Hansen/ Mendling/ Neumann, 2019, S. 142ff

⁷ vgl. http://www.staud.info/gproz/gp_f_10.htm (abgerufen 14.01.2021)

⁸ vgl. Funk/ Gomez/ Niemeyer/ Teuteberg, 2010, S. 73f

⁹ vgl. Raue, 1996, S. 2

¹⁰ vgl. Dijkstra, 1972, S. 4

¹¹ vgl. Kuhlins, 1997, S. 1

¹² vgl. Gerstl, 2018

¹³ vgl. https://maveric-systems.com/blog_cat/digital-services/page/9/ (abgerufen 20.01.2021)

¹⁴ vgl. Riggert, 2012, S.8

¹⁵ vgl. Herden/ Gomez/ Rautenstrauch/ Zwanziger, 2006, S.26

¹⁶ vgl. Riggert, 2012, S.9f

¹⁷ vgl. Kaib, 2002, S. 79f

¹⁸ vgl. http://www.stefan-lenz.ch/bit-glossar/40.php (abgerufen 16.01.2021)

¹⁹ vgl. http://www.cowo.de/a/3071002 (abgerufen am 8.1.2021)

²⁰ vgl. Hansen/ Mendling/ Neumann, 2019, S. 169f

²¹ vgl. Wehking, 2020, S. 40

²² vgl. Riggert, 2012, S.11

²³ vgl. Kollmann, 2020, S. 887

²⁴ vgl. Hansen/ Mendling/ Neumann, 2019, S. 615

²⁵ vgl. https://www.salesforce.com/de/products/ (abgerufen am 28.12.2020)

²⁶ vgl. Kollmann, 2020, S. 887

²⁷ vgl. Hansen/ Mendling/ Neumann, 2019, S. 615

²⁸ vgl. https://azure.microsoft.com/de-de/ (abgerufen 28.12.2020)

²⁹ vgl. Hansen/ Mendling/ Neumann, 2019, S. 617

³⁰ vgl. Kollmann, 2020, S. 886f

³¹ vgl. https://aws.amazon.com/de/ (abgerufen 28.12.2020)