In der Arbeit soll a priori durch eine Konzeption Klarheit darüber geschaffen werden, ob mittels Anwendung der Blockchain-Technologie in den M2M-Schnittstellen von homogenen Workflow Management Systemen (WfMS) alle in der Business Process Model and Notation (BPMN) enthaltenen dynamischen Abläufe (Gateways) von Cross-organizational Workflow (CoWf) in WfMS – ohne Einschränkung der Expressivität – verwendet werden können.
Die Digitalisierung kann innerhalb einer Organisation zu einer Konzentration auf das Kerngeschäft führen, sodass Tätigkeiten, die für Kunden keinen direkten Mehrwert bedeuten, an kooperierende Organisationen (zum Beispiel externe Dienstleister) vergeben werden (Outtasking, Outsourcing). Für die kooperierenden Organisationen sind dann die Effizienz (Wirtschaftlichkeit) und die Rechtssicherheit wesentliche Aspekte, weshalb zur Koordination der Zusammenarbeit Workflow Management Systeme (WfMS) eingesetzt werden. In den verbundenen WfMS der kooperierenden Organisationen wird der Ablauf von Tätigkeiten definiert, verteilt und koordiniert, was als organisationsübergreifender Workflow beziehungsweise synonym Cross-organizational Workflow (CoWf) zu bezeichnen ist.
Eine weitere signifikante Effizienzsteigerung und Verbesserung der Rechtssicherheit von CoWf in WfMS könnte nun durch die Anwendung der Blockchain-Technologie in den Maschine-zu-Maschine-Schnittstellen (M2M-Schnittstellen) erreicht werden, mittels derer die WfMS der kooperierenden Organisationen verbunden sind. Dieser Ansatz wird in der Arbeit näher untersucht.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Problemstellung
1.3 Aktueller Stand der Forschung
1.4 Zielsetzung
1.5 Aufbau der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Cross-organizational Workflow (CoWf)
2.1.1 Definition
2.1.2 Standardisierung
2.1.3 Struktur und Bestandteile
2.2 Workflow Management System (WfMS)
2.2.1 Definition
2.2.2 Standardisierung
2.2.3 Struktur und Bestandteile
2.3 Blockchain-Technologie (BCT)
2.3.1 Definition
2.3.2 Standardisierung
2.3.3 Struktur und Bestandteile
3 Methodik
4 Analyse
4.1 BPMN-Fallbeispiel und BPMN-Gateways
4.2 Blockchain-Implementierung Multichain (MC)
4.3 Workflow Reference Model (WfRM)
4.4 Zusammenfassung
5 Konzeption
5.1 Process Definition Tool (Fallbeispiel und Gateways in der BPMN)
5.2 Interface 1 (Mapping zwischen BPMN und Petri-Netz)
5.3 Workflow Engine (Fallbeispiel und Gateways im Petri-Netz)
5.4 Process Definition (Mapping zwischen Petri-Netz und Blockchain)
5.5 Workflow Enactment Service (Fallbeispiel und Gateways in der Blockchain)
6 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Master-Thesis untersucht die Anwendbarkeit der Blockchain-Technologie als Schnittstelle zwischen homogenen Workflow Management Systemen (WfMS) für organisationsübergreifende Workflows. Das primäre Ziel ist es, ein Konzept zu entwickeln, welches dynamische Abläufe von Workflows in einer Blockchain-Umgebung ohne Einschränkung der Expressivität realisiert und damit zur Komplexitätsreduktion sowie zur Erhöhung der Transparenz und Manipulationssicherheit bei organisationsübergreifenden Geschäftsprozessen beiträgt.
- Grundlagen der Workflow-Management-Systeme und der Blockchain-Technologie.
- Analyse dynamischer Abläufe mittels BPMN-Modellierung und Petri-Netzen.
- Konzeption einer Blockchain-Schnittstelle basierend auf dem Workflow Reference Model.
- Einsatz der Blockchain-Implementierung "Multichain" zur Abbildung von Prozessdefinitionen.
- Validierung des mathematischen Modells zur Workflow-Steuerung.
Auszug aus dem Buch
1.1 Motivation
Der Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) prognostiziert bis 2025 innerhalb Europas einen Zuwachs von 1,25 Billionen Euro an industrieller Bruttowertschöpfung durch die Digitalisierung (vgl. Rückeshäuser et al. 2001, S. 492). Unter dem Begriff Digitalisierung ist ein Megatrend zu verstehen, der durch den Einsatz von Technologien wie beispielsweise der Blockchain-Technologie zu Veränderungen in bestehenden Geschäftsfeldern führt (vgl. Rückeshäuser et al. 2001, S. 492 ff.). Ein Megatrend ist eine global stattfindende Entwicklung während eines definierten Zeitraums mit Auswirkungen auf Gesellschaft, Wirtschaft und Politik (vgl. Horx 2014, S. 61 ff.). In Anlehnung an Kulendik et al. (2001, S. 143) kann die Digitalisierung innerhalb einer Organisation zu einer Konzentration auf das Kerngeschäft führen, sodass Tätigkeiten, die für Kunden keinen direkten Mehrwert bedeuten, an kooperierende Organisationen (z. B. externe Dienstleister) vergeben werden (Outtasking, Outsourcing).
Für diese kooperierenden Organisationen ist dann die Effizienz (Wirtschaftlichkeit) ein wesentlicher Aspekt (vgl. Urbach und Ahlemann 2016, S. 1 ff.), weshalb zur Koordination der Zusammenarbeit Workflow Management Systeme (WfMS) eingesetzt werden. Der Ablauf von Tätigkeiten wird in den verbundenen WfMS der kooperierenden Organisationen definiert, verteilt und koordiniert, was als organisationsübergreifender Workflow bzw. synonym Cross-organizational Workflow (CoWf) zu bezeichnen ist.
Eine weitere signifikante Effizienzsteigerung von CoWf in WfMS könnte nun durch die Anwendung der Blockchain-Technologie in den Maschine-zu-Maschine-Schnittstellen (M2M-Schnittstellen) erreicht werden, mittels derer die WfMS der kooperierenden Organisationen verbunden sind. Dies soll in dieser Arbeit untersucht werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Erläutert die Motivation für den Einsatz von Blockchain in WfMS, definiert das Forschungsproblem der Schnittstellenkomplexität und formuliert die Forschungsfrage.
2 Theoretische Grundlagen: Vermittelt notwendige Kenntnisse zu Cross-organizational Workflows (CoWf), Workflow Management Systemen (WfMS) und der Blockchain-Technologie.
3 Methodik: Beschreibt die methodische Vorgehensweise, insbesondere die Anwendung einer dreiphasigen Struktur aus Analyse, Konzeption und Implementierung für disruptive Technologien.
4 Analyse: Identifiziert funktionale Anforderungen an die Blockchain-Schnittstelle auf Basis eines BPMN-Fallbeispiels und analysiert die Eignung der Blockchain-Implementierung "Multichain".
5 Konzeption: Entwirft die Blockchain-Schnittstelle, indem BPMN-Elemente mittels Mappings in Petri-Netze und anschließend in die Multichain-Struktur überführt werden.
6 Zusammenfassung und Ausblick: Reflektiert kritisch die gewonnenen Erkenntnisse, bewertet die Validität des Modells und skizziert potenzielle Forschungsfelder.
Schlüsselwörter
Blockchain, Workflow Management System, WfMS, Cross-organizational Workflow, CoWf, BPMN, Petri-Netze, Schnittstellenkomplexität, Multichain, Prozessdefinition, Automatisierung, Maschine-zu-Maschine-Schnittstelle, Middleware, Workflow Reference Model, Digitale Transformation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie Blockchain-Technologie genutzt werden kann, um die Kommunikation und Koordination zwischen unterschiedlichen Workflow Management Systemen (WfMS) effizienter und sicherer zu gestalten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Schnittstellenkomplexität bei kooperierenden Unternehmen, der dynamischen Prozessmodellierung mittels BPMN sowie der technischen Implementierung von Workflows in einer Blockchain-Umgebung.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Konzeption einer Blockchain-Schnittstelle, die es ermöglicht, dynamische, organisationsübergreifende Geschäftsprozesse abzubilden und in WfMS zu steuern.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine spezielle Vorgehensweise für disruptive Technologien gewählt, die in eine Analyse-, Konzeptions- und Implementierungsphase unterteilt ist und mathematische Petri-Netze zur Modellierung verwendet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Analyse von Anforderungen, das Mapping von BPMN-Prozessen in Petri-Netze und deren Überführung in eine Blockchain-Infrastruktur, inklusive der mathematischen Modellierung der Zustandsänderungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zentrale Begriffe sind Blockchain, WfMS, Cross-organizational Workflow, Petri-Netze, Schnittstellenkomplexität und Multichain.
Wie unterscheidet sich diese Arbeit vom "BDW-Prototyp" des Fraunhofer-Instituts?
Während der BDW-Prototyp des FIT einen statischen Dokumenten-Workflow abbildet, fokussiert diese Arbeit auf dynamische Ablaufverzweigungen und Prozesslogiken, die über Standard-Gateways gesteuert werden.
Warum wird das "Bedingungs-Ereignis-Netz" (BEN) für die Konzeption genutzt?
Das BEN bietet eine mathematisch präzise Grundlage für die Modellierung von Zuständen und Transitionen, die eine hinreichende Expressivität für die Abbildung komplexer Workflow-Logiken bietet, ohne dabei unnötig an Komplexität zuzunehmen.
- Arbeit zitieren
- Daniel Krüger (Autor:in), 2020, Konzeption einer Blockchain-Schnittstelle. Organisationsübergreifende Workflows in Workflow Management Systemen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/922060
