Welches Potenzial hat die Prozessdigitalisierung für das Energiemanagement bei Strom-Prosumenten und wie kann dieses systematisch erschlossen werden?
Ziel der vorliegenden Arbeit ist, das Potenzial der Digitalisierung von Prozessen des Energiemanagements bei Strom-Prosumenten zu ermitteln. Als exemplarische Anwendungsfälle des Energiemanagements werden dabei die Priorisierung eingebundener Geräte, Überschussladen und Warmwasserbereitung betrachtet. Durch die Entwicklung eines Referenzmodells, bestehend aus einem Business Process Model and Notation 2.0-Prozessmodell und einem Software-Architekturmodell, wird eine Grundlage für die übergreifende Standardisierung von Energiemanagementfunktionen geschaffen. Das Referenzmodell wird im Rahmen eines experimentellen Prototypings unter Einsatz einer Process-Engine erprobt.
Im Ergebnis wird deutlich, dass die Prozessdigitalisierung Vorteile im Bereich der Systemdokumentation mit sich bringt und als Grundlage für die Entwicklung neuer Standards dienen kann. Der Implementierungsansatz unter Einsatz einer Process-Engine wirkt sich positiv auf die Wartbarkeit der Software aus, das Referenzmodell ist mit Einschränkungen übertragbar. Eine Interoperabilität zwischen beteiligten Geräten unterschiedlicher Hersteller wird nicht erreicht. Dazu bedarf es einer übergreifenden Schnittstelle, dieser Aspekt wurde als möglicher Gegenstand weiterer Forschung identifiziert.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
1.1 AUSGANGSSITUATION UND MOTIVATION
1.2 GEGENSTAND UND ZIELSETZUNG
1.3 EINORDNUNG IN DIE WIRTSCHAFTSINFORMATIK
1.4 AUFBAU DER ARBEIT
2 GRUNDLAGEN
2.1 ANWENDUNGSFACHLICHE GRUNDLAGEN
2.1.1 Energiemanagement im Smart Home
2.1.2 Prosumenten als Erzeuger und Verbraucher elektrischer Energie
2.2 THEORETISCH-METHODISCHE GRUNDLAGEN DER WIRTSCHAFTSINFORMATIK
2.2.1 Prozessmanagement
2.2.2 Digitalisierung von Prozessen
2.2.3 Entwurf von Informationssystemen
2.2.3.1 Anforderungsanalyse
2.2.3.2 Softwarearchitektur
2.2.3.3 Prozessmodellierung
3 ANFORDERUNGSANALYSE FÜR DIE DIGITALISIERUNG DES ENERGIEMANAGEMENTS BEI STROM-PROSUMENTEN
3.1 VORGEHENSWEISE
3.2 FUNKTIONALE ANFORDERUNGEN
3.3 NICHTFUNKTIONALE ANFORDERUNGEN
4 ENTWURF EINES REFERENZMODELLS
4.1 REFERENZMODELLE UND -MODELLIERUNG
4.2 WERKZEUGE
4.3 PROZESSMODELL
4.4 ARCHITEKTURMODELL
5 PROTOTYPISCHE IMPLEMENTIERUNG DES REFERENZMODELLS
5.1 VERWENDETE TECHNOLOGIEN
5.1.1 Java
5.1.2 IntelliJ IDEA
5.1.3 Maven
5.1.4 Versionsverwaltung mit Git
5.1.5 Spring Boot
5.1.6 Camunda BPM
5.1.7 H2-Datenbank
5.2 IMPLEMENTIERUNGSDETAILS
5.2.1 Deployment Prozessmodell
5.2.2 Geschäftslogik mit JavaDelegate und ExecutionListener
5.2.3 Zustandsverwaltung via StateBeans
5.2.4 Empfang Nachrichtenereignis
5.3 TESTS
5.3.1 Testanwendung
5.3.2 Testdurchführung
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, das Potenzial der Digitalisierung von Prozessen im Energiemanagement bei Strom-Prosumenten zu ermitteln und dieses systematisch mittels der Erarbeitung eines Referenzmodells zu erschließen, um eine Grundlage für die übergreifende Standardisierung von Energiemanagementfunktionen zu schaffen.
- Analyse des Energiemanagements bei Endverbrauchern und Strom-Prosumenten
- Digitalisierung von Prozessen mittels Referenzmodellierung
- Entwurf von Prozess- und Architekturmodellen unter Verwendung von BPMN 2.0 und UML
- Prototypische Implementierung unter Einsatz einer Process-Engine
- Evaluation von Standardisierungspotenzialen und Interoperabilität
Auszug aus dem Buch
2.2.1 Prozessmanagement
Unternehmen sind durch strukturelle Marktänderungen, Anpassung des Käuferverhaltens oder veränderte Wettbewerbsdynamiken dazu gezwungen, ihre Marktpositionierung laufend zu hinterfragen und nach Innovationen und Wettbewerbsvorteilen zu suchen (Becker, et al., 2012 S. 3). Dies beinhaltet auch die regelmäßige Überprüfung der unternehmensinternen Geschäftsprozesse, welche zur strategischen Ausrichtung des Unternehmens passen und zur Erreichung der Unternehmensziele dienen sollen (Bayer, et al., 2013 S. 12).
Nach Bayer, et al. (2013 S. 12) wird unter einem Prozess (synonym: Geschäftsprozess) „eine Abfolge von Aktivitäten verstanden, die von Akteuren durchgeführt und zur Erstellung eines definierten Ergebnisses benötigt werden. Innerhalb der Aktivitäten werden Artefakte, wie z. B. Formulare oder Informationen, unter Zuhilfenahme von Ressourcen bearbeitet.“
Als weiteres grundlegendes Merkmal stellt Gadatsch (2023 S. 7) das regelmäßige Auftreten eines Prozesses heraus. Er beginnt mit einem definierten Auslöser bzw. Input. Der Geschäftsprozess endet mit einem Ergebnis bzw. Output. Diese Charakteristiken machen den Geschäftsprozess als isolierten Ablauf von Aktivitäten zur Erreichung eines definierten Ergebnisses analysier- und optimierbar.
Kapitelzusammenfassung
1 EINLEITUNG: Dieses Kapitel motiviert das Thema Energiemanagement bei Strom-Prosumenten, erläutert die Forschungsfrage und stellt den Aufbau der Arbeit dar.
2 GRUNDLAGEN: Hier werden anwendungsfachliche Grundlagen zum Smart Home und zur Rolle der Prosumenten sowie theoretisch-methodische Aspekte des Prozessmanagements und des Entwurfs von Informationssystemen erläutert.
3 ANFORDERUNGSANALYSE FÜR DIE DIGITALISIERUNG DES ENERGIEMANAGEMENTS BEI STROM-PROSUMENTEN: Dieses Kapitel legt die Vorgehensweise sowie die funktionalen und nichtfunktionalen Anforderungen an das zu entwickelnde System fest.
4 ENTWURF EINES REFERENZMODELLS: Hier wird der Entwurf des Referenzmodells, gegliedert in Referenzmodellierung, verwendete Werkzeuge, Prozessmodell und Architekturmodell, behandelt.
5 PROTOTYPISCHE IMPLEMENTIERUNG DES REFERENZMODELLS: Dieses Kapitel beschreibt die technische Umsetzung mittels Java, Spring Boot und Camunda BPM sowie die Details der Implementierung und die durchgeführten Tests.
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK: Das abschließende Kapitel fasst die Erkenntnisse zusammen und reflektiert die Ergebnisse hinsichtlich Digitalisierungsvorteilen und zukünftiger Forschungsansätze.
Schlüsselwörter
Energiemanagement, Strom-Prosumenten, Prozessdigitalisierung, Referenzmodell, BPMN, Prozessmanagement, Smart Home, Softwarearchitektur, Camunda, Automatisierung, Standardisierung, Interoperabilität, Geschäftslogik, IT-Systeme, Energieeffizienz
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Digitalisierung von Prozessen im Energiemanagement, speziell für Anwender, die gleichzeitig Strom erzeugen und verbrauchen, sogenannte Strom-Prosumenten.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen sind Energiemanagement im privaten Smart-Home-Bereich, die Modellierung von Geschäftsprozessen und deren technische Umsetzung mittels Software-Referenzmodellen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist es, das Potenzial der Digitalisierung für das Energiemanagement bei Strom-Prosumenten zu ergründen und systematisch zu erschließen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt den methodischen Ansatz des experimentellen Prototyppings, um ein Referenzmodell zu erarbeiten und dessen Praxistauglichkeit zu belegen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden Anforderungen analysiert, ein Referenzmodell entworfen und dieses anschließend technologisch mittels einer Process-Engine prototypisch implementiert und getestet.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Energiemanagement, Prosumenten, Prozessmanagement, BPMN (Business Process Model and Notation) und Systemarchitektur charakterisiert.
Welche Technologien kommen bei der Implementierung zum Einsatz?
Für die prototypische Umsetzung werden Java, das Spring-Boot-Framework sowie die Business-Process-Management-Lösung Camunda verwendet.
Wie wurde die Praxistauglichkeit des Referenzmodells geprüft?
Das Modell wurde mittels des Software-Werkzeugs Postman in verschiedenen Testfällen (z.B. bei wechselnder Stromproduktion) simuliert, um die korrekte Zustandsverwaltung sicherzustellen.
- Citation du texte
- Marco de Haan (Auteur), 2023, Digitalisierung von Prozessen des Energiemanagements bei Strom-Prosumenten, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1390059
