Gestaltung der Produktionsorganisation mit Modell- und Methodenbausteinen

Fällt den Unternehmen die Benennung und Beschreibung einzelner Komponenten und Faktoren ihres Erfolges noch relativ leicht, ergeben sich in der betrieblichen Praxis bei der Beschreibung von Zusammenhängen (Relationen zwischen einzelnen Einflußfaktoren) oder Kombinationen einzelner Faktoren oftmals Probleme. Weiterführende Erklärungen für bestimmte Sachverhalte und daraus abgeleitete Entscheidungshilfen sind dagegen nur noch für einzelne Teilaspekte oder Spezial- bzw. Idealfälle bekannt und können nur noch von Spezialisten gehandhabt werden.Um dieser Entwicklung zu begegnen, verbindet die in dieser Arbeit entwickelte Konzeption allge-meingültige Modelle soziotechnischer Systeme, die als Bausteine ausgearbeitet sind, mit einer angepaßten Sammlung von Methodenbausteinen in einer kombinierten Vorgehensweise. Die Kon-zeption liefert dazu zunächst eine umfassende Struktur zur Sammlung der Modell- und Methoden-bausteine für die Gestaltung der Produktion. Die anschließend dargestellten Bausteine werden dem Anwender dann aus einem strukturierten 'Baukasten' angeboten. Der Anwender kann diese Bausteine im Rahmen seiner unternehmensspezifischen Gestaltungsaktivitäten intuitiv, einfach und effizient nutzen, um spezifische Lösungen zu erarbeiten, ohne dabei selbst über umfangrei-ches Modellierungs-Know-how verfügen zu müssen. Die Anwendung in der Praxis hat gezeigt, daß sich bei der aktiven Entwicklung unternehmensspe-zifischer Gestaltungslösungen vor allem in den folgenden Punkten Vorteile gegenüber herkömmli-chen Ansätzen ergeben:· Kostenreduzierung durch eine bewährte Vorgehensweise bei der Gestaltung komplexer Sys-teme.· Schnellere Problemlösung während der Projektarbeit durch Zugriff auf eine einheitliche, integ-rierte und breit angelegte Modellierungsumgebung sowie erprobte Verfahren und Techniken.· Vorgehenssicherheit für alle an der Projektarbeit beteiligten Personen durch eine umfassende und geschlossen anwendbare Modellierungsumgebung und Methodenbausteine.· Risikominimierung durch konsequentes Prototyping auf einer breiten Akzeptanzbasis.· Eine einheitlich strukturierte Dokumentation, die sowohl Projektablauf als auch Ergebnisse beschreibt.· Abgestimmtes Vorgehen aller Beteiligten unterschiedlicher Hierarchieebenen und dadurch verbesserte Zusammenarbeit.· Beliebige Anpaßbarkeit durch das Konzept der Modell- und Methodenbausteine

Business Objects als Gestaltungskonzept strategischer Informationssystemplanung

Angesichts der wachsenden Bedeutung von Informationen als strategischer Erfolgsfaktor hat die strategische Informationssystemplanung neben der Unterstützung der Unternehmungsstrategie auch die Aufgabe, der Unternehmung neue Wettbewerbspotentiale zu erschließen. Die Einrichtung einer geeigneten Form strategischer Planung ist ein organisatorisches Gestaltungsproblem, das unter dem Begriff «Business Engineering» in letzter Zeit verstärkt diskutiert wird. Zunehmend rücken in diesem Zusammenhang objektorientierte Ansätze in den Mittelpunkt. In diesem Buch entwickelt der Autor einen Ansatz der Business Objects, der dem Business Engineering eine objektorientierte Gestaltungsphilosophie zugrunde legt und die objektorientierten Konzepte aus dem Software Engineering auf die strategische Informationssystemplanung überträgt

Einbindung des ECOLOG-Modells "E3Net" und Integration neuer methodischer Ansätze in das IKARUS-Instrumentarium (ECOLOG II)

Ziel des Forschungsvorhabens „Einbindung des ECOLOG-Modells ‘E³Net’ und Integration neuer methodischer Ansätze in das IKARUS-Instrumentarium (ECOLOG II)' war es, veschiedene Modellbildungsansätze und Werkzeuge für die energiewirtschaftliche Analyse zu einem Instrumentarium zusammenzufügen. Dazu wurde auf die Projekte IKARUS „Instrumente für Klimagasreduktionsstrategien' und ECOLOG „Entwicklung eines Computermodells mit linearer Optimierung zur Abbildung eines regionalisierten Energiesystems am Beispiel Gesamtdeutschlands' aufgebaut. Das Projekt ECOLOG II umfaßt Weiterentwicklungen in den folgenden sechs Aufgabenbereichen: (1) Integration von E³Net in das IKARUS-Instrumentarium; (2) Nichtlineare Modellansätze für E³Net; (3) Makroökonomische Erweiterung von E³Net; (4) Entwicklung und Anwendung eines multisektoralen Energiewirtschaftsmodells NEWAGE; (5) Entwicklung eines Simulationsansatzes für Energiesystemmodelle PlaNet; (6) Erweiterung der Analysemöglichkeiten von NetWork. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden eine Kopplung der FIZ-Technik-Datenbank an die Datenbank NetWork, eine Verbindung der FIZ-LP-Datenbank mit NetWork, eine Überführung des IKARUS-LP-Datensatzes in eine Fallstudie für das optimierende Energiesystemmodell E³Net, ein optimierendes Energiesystemmodell mit preiselastischer Nachfrage E³Micro, ein Gleichgewichtsmodell NEWAGE, das prototypisch ein prozeßtechnisches Energieversorgungsmodell in ein übergeordnetes gesamtwirtschaftliches Modell integriert, ein Simulationsmodell PlaNet sowie ein Netzwerkdesigner und -analyst (NDA) realisiert und durch exemplarische Fallstudien, die im Kontext des IKARUS-Instrumentariums stehen, getestet

Einbindung des ECOLOG-Modells "E3Net" und Integration neuer methodischer Ansätze in das IKARUS-Instrumentarium (ECOLOG II)

Ziel des Forschungsvorhabens „Einbindung des ECOLOG-Modells ‘E³Net’ und Integration neuer methodischer Ansätze in das IKARUS-Instrumentarium (ECOLOG II)' war es, veschiedene Modellbildungsansätze und Werkzeuge für die energiewirtschaftliche Analyse zu einem Instrumentarium zusammenzufügen. Dazu wurde auf die Projekte IKARUS „Instrumente für Klimagasreduktionsstrategien' und ECOLOG „Entwicklung eines Computermodells mit linearer Optimierung zur Abbildung eines regionalisierten Energiesystems am Beispiel Gesamtdeutschlands' aufgebaut. Das Projekt ECOLOG II umfaßt Weiterentwicklungen in den folgenden sechs Aufgabenbereichen: (1) Integration von E³Net in das IKARUS-Instrumentarium; (2) Nichtlineare Modellansätze für E³Net; (3) Makroökonomische Erweiterung von E³Net; (4) Entwicklung und Anwendung eines multisektoralen Energiewirtschaftsmodells NEWAGE; (5) Entwicklung eines Simulationsansatzes für Energiesystemmodelle PlaNet; (6) Erweiterung der Analysemöglichkeiten von NetWork. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden eine Kopplung der FIZ-Technik-Datenbank an die Datenbank NetWork, eine Verbindung der FIZ-LP-Datenbank mit NetWork, eine Überführung des IKARUS-LP-Datensatzes in eine Fallstudie für das optimierende Energiesystemmodell E³Net, ein optimierendes Energiesystemmodell mit preiselastischer Nachfrage E³Micro, ein Gleichgewichtsmodell NEWAGE, das prototypisch ein prozeßtechnisches Energieversorgungsmodell in ein übergeordnetes gesamtwirtschaftliches Modell integriert, ein Simulationsmodell PlaNet sowie ein Netzwerkdesigner und -analyst (NDA) realisiert und durch exemplarische Fallstudien, die im Kontext des IKARUS-Instrumentariums stehen, getestet

Approximative Verfahren auf erweiterten Fork/Join-Warteschlangennetzen zur Analyse von Logistiknetzen

Die Modellierung und Analyse Diskreter Ereignisorientierter Dynamischer Systeme (DEDS) ist in der Informatik seit langer Zeit ein wichtiger Themenschwerpunkt. In diesem Kontext haben sich Warteschlangennetze insbesondere im Anwendungsgebiet Computer und Kommunikationssysteme aufgrund der Verfügbarkeit sehr zeit– und platzeffizienter analytisch–algebraischer Analyseverfahren als adäquater Modellformalismus bewährt. Die Verfügbarkeit dieser Methoden in integrierten Modellierungs– und Analysewerkzeugen einerseits und die Interpretation alternativer Anwendungsfäalle als DEDS andererseits legen den Wunsch nahe, das Warteschlangeninstrumentarium auf weitere Anwendungsgebiete anzupassen. Speziell in der Logistik kommt der optimalen Planung, Steuerung und Optimierung von Systemen und damit deren Modellierung und Analyse eine entscheidende Bedeutung zu, da der Erfolg vieler Industrieunternehmen in zunehmendem Maße von der optimalen Auslegung ihrer Logistik beeinflußt wird. Das Warteschlangeninstrumentarium läßt sich häufig zur Analyse sehr grober logistischer Prozeßketten einsetzen, es versagt jedoch für detaillierte Modelle, da die effizienten algebraischen Analyseverfahren einigen typischen Eigenschaften logistischer Systeme nicht zugänglich sind. Mit dieser Motivation liegt das Ziel der vorliegenden Dissertation darin, einen Beitrag hinsichtlich der Anpassung der effizienten Analyseverfahren für Warteschlangennetze auf Prozeßketten zu leisten. Spezielles Augenmerk wird auf den Aspekt der Synchronisation komplexer paralleler Abläufe gelegt, der essentieller Bestandteil vieler logistischer Systeme ist. Aufgrund seiner hohen Flexibilität wird zur Analyse von Prozeßketten das Dekompositionsverfahren nach Kühn/Whitt herangezogen. Diese Methode ist ein approximatives Verfahren zur stationären Analyse einer recht allgemeinen Klasse offener Warteschlangennetze. Die Idee dieses Verfahrens liegt in der Zerlegung eines Warteschlangennetzes in Teilnetze, die isoliert voneinander analysiert werden. Die Interaktion der Teilnetze untereinander wird über das Input/Output–Verhalten hergestellt. Durch die Beschreibung der Netzlast durch sog. Phasenverteilungen wird die Analyse der isolierten Stationen auf die Betrachtung sog. Quasi–Birth–and–Death Prozesse zurückgeführt, die sich anhand Matrix–geometrischer Methoden effizient analysieren lassen. Zur Berücksichtigung paralleler Abläufe wird das Dekompositionsverfahren zunächst um die Analyse eines sehr einfachen Typs sog. Fork/Join–Netze angereichert. Die isolierte Analyse einfacher Fork/Join–Netze basiert auf einem von Balsamo vorgestellten approximativen Modell (Upper-Bound Modell). Im Zentrum der Arbeit steht die Entwicklung einer neuen umgebungsabhägigen Aggregierungstechnik, die es erlaubt, die Analyse komplexer, erweiterter Fork/Join–Netze auf die Analyse einfacher Fork/Join–Netze zurückzuführen. Die Aggregate haben die Eigenschaft, daß sie komplexe Warteschlangennetze hinsichtlich der ersten beiden Momente der Durchlaufzeitverteilung exakt durch FCFS–Single-Server Stationen ersetzen. Die erarbeitete Technik zur Analyse erweiterter Fork/Join–Warteschlangennetze wird anhand zweier Beispiele aus dem Anwendungskontext Logistik und anhand einer Internet–basierten Meta–Suchmaschine erprobt. Zur Beurteilung der Approximationsgüte werden die erzielten Analyseresultate mit Simulationsergebnissen verglichen. Dabei werden fallweise sehr zufriedenstellende Approximationsgüten erreicht

Konstruktion geschäftsprozessorientierter operativ-dispositiver Komponentenarchitekturen

Geschäftsprozesse bilden die Lösungsverfahren betrieblicher Systeme und gleichzeitig die zentralen Artefakte zur Realisierung der unternehmerischen Ziele. In Zeiten dynamischer Märkte mit intensivem Wettbewerb ist es umso wichtiger, zeitnah auf Veränderungen am Markt sowie Ereignisse in den Prozessen selbst zu reagieren. In der Konsequenz gilt es, die eigenen Geschäftsprozesse stetig zu hinterfragen und Maßnahmen zu deren effizienterer und innovativerer Durchführung abzuleiten. Mit dem geschäftsprozessorientierten Data-Warehouse-System (gpDWH-System) wird ein Konzept vorgestellt, das an dieser Stelle ansetzt. Entscheidungsrelevante Ablaufdaten werden sowohl auf Aufgabenträgerebene angeboten als auch in den Kontext der betrieblichen Leistungserstellung auf Aufgabenebene eingeordnet. Ein Geschäftsprozess kann damit umfassend aus unterschiedlichen Perspektiven analysiert werden. Abgeleitete prozessbezogene Maßnahmen als Reaktion auf Ereignisse im Markt- und Kundenverhalten sind schließlich mit unterschiedlichem Zeitverzug zu realisieren. Das Spektrum kann vom kurzfristigen, automatisierten steuernden Eingreifen in eine Prozessinstanz bis hin zur mittelfristigen Anpassung der Prozessstrukturen reichen. Es wird eine Referenzarchitektur vorgeschlagen, die zu diesem Zweck operative und dispositive Anwendungssysteme über das gpDWH-System integriert. Der Herausforderung der stetigen Anpassung von Geschäftsprozessen und damit der zugehörigen Anwendungssysteme wird zum einen durch die Grundsätze der Komponentenorientierung begegnet. Zum anderen wird ein Datenschema für gpDWH-Systeme vorgeschlagen, das als stabil im Falle sich verändernder Prozesse angesehen werden kann. Zur Anwendung in betrieblichen Szenarien sowie zur Unterstützung des Entwicklers wird eine Entwicklungsmethodik mit Berücksichtigung von Referenzarchitektur und Datenschema bereitgestellt. Als Grundlage dienen dabei das etablierte Semantische Objektmodell (SOM) sowie das Semantische Data-Warehouse-Modell (SDWM). Die resultierende Methodik ist jedoch auch unabhängig von diesen Ansätzen gültig und anwendbar. Die Konzeption operativer und dispositiver Anwendungssysteme, deren Integration sowie Entwicklung stellen komplexe Tätigkeiten dar. Zur Beherrschung dieser Komplexität folgt die gestaltungsorientierte Arbeit der durchgängigen Metapher von Angebot und Nachfrage. Anhand dieser werden Teilsysteme gebildet und jeweils auf Aufgaben- und Aufgabenträgerebene beschrieben. Zur Demonstration und zum Nachweis von Referenzarchitektur, Datenschema und Entwicklungsmethodik dient eine durchgehende Fallstudie zur Vermietung von Elektrofahrzeugen

Wissenschaftliches Problemlösen lernen: Dyaden und Einzelpersonen experimentieren im simulierten Labor

Wissenschaftliches Argumentieren und Problemlösen sind zentrale Ziele der universitären Ausbildung. Die zugrundeliegenden Kompetenzen umfassen komplexe Fertigkeiten in den Bereichen Theoriebildung, Formulierung von Hypothesen, Versuchsplanung, statistische Datenauswertung, Ergebnisinterpretation sowie bei der Integration von Inhalten und Methoden. Dabei treffen Studienanfängerinnen und - anfänger immer wieder auf typische Schwierigkeiten: Wie kann aus einer Theorie eine Hypothese abgeleitet werden? Wie kann der empirische Gehalt einer Hypothese experimentell überprüft werden? Wie ist eine Hypothese im Licht empirischer Befunde zu bewerten? Bisher ist noch wenig darüber bekannt, wie sich der Erwerb von Fertigkeiten für das wissenschaftliche Entdecken fördern läßt. Zwei Herangehensweisen bieten sich für diesen Zweck besonders an, das Arbeiten mit Computersimulationen und das kooperative Lernen. Simulationen sind eine Möglichkeit für Studierende, ein Kernstück wissenschaftlichen Problemlösens, die experimentelle Methodologie, aktiv zu erlernen und einzuüben, bevor sie eigene reale Experimente planen. Wo die erwähnten Schwierigkeiten beim Experimentieren auftreten, bieten kognitive Werkzeuge, an der entsprechenden Stelle in die Simulation integriert, Möglichkeiten der didaktischen Unterstützung. Kooperatives Problemlösen hat sich im Hinblick auf das wissenschaftliche Entdecken als günstig erwiesen. Durch das kooperative Setting werden die Teilnehmenden dazu angeregt, Wissen zu explizieren, Aussagen zu hinterfragen, zu reflektieren und ihre Argumente zu begründen. Um Studierende beim wissenschaftlichen Problemlösen zu beobachten und im Erwerb der dafür notwendigen Kompetenzen zu unterstützen, wurde virtue entwickelt, ein internet-basiertes psychologisches Labor. In ihm können Studierende selbständig Experimente zur Überprüfung der Merkmals-Integrations-Theorie über das wahrnehmungspsychologische Phänomen der visuellen Suche planen und durchführen. Die dem System zugrundeliegende Simulation basiert dabei auf realen experimentellen Daten. An einer experimentellen Studie nahmen Psychologiestudierende in kooperierenden Dyaden oder als Einzelpersonen teil. Sie absolvierten parallele Vor- und Nachtests. Logfiles der simulierten Experimente wurden ebenso aufgezeichnet wie Videos von den Dialogen der Dyaden und den Einzelpersonen beim lauten Denken. Beide Gruppen zeigten vom Vortest zum Nachtest einen deutlichen Wissenszuwachs, sowohl inhaltsübergreifend im Bereich der Versuchsplanung und der experimentellen Methodik als auch für den inhaltlichen Gegenstandsbereich der visuellen Suche. Die Gruppen unterschieden sich in Bezug auf den Wissenszuwachs nicht voneinander. Deutliche Unterschiede zugunsten der Dyaden ergaben sich hinsichtlich eines insgesamt sorgfältigeren Vorgehens, bezogen auf die Versuchsplanung und die theoriegeleitete Abfolge von Experimenten, und im Sinne einer geringeren Tendenz, eine durch die Ergebnisse eines Experiments falsifizierte Hypothese beizubehalten (Bestätigungsfehler). Eine qualitative Analyse der Transkripte von zwei Einzelpersonen und zwei Dyaden gibt Aufschluß über unterschiedliche Vorgehensweisen in beiden Settings. Einzelpersonen zeigten ein eingeschränktes Repertoire an Lernstrategien. Es erstreckt sich darauf, die Theorie zu konsultieren, sich frühere Experimente nochmals zu vergegenwärtigen, überraschende Ergebnisse zu hinterfragen und zu reflektieren, sowie eine gewisse Stringenz bei der Planung der Experimentalreihe zu demonstrieren. Dyaden nutzten im Gegensatz zu Einzelpersonen Analogien für ihre Argumentation und diskutierten ein breiteres Inhaltsspektrum als diese. Zudem reflektierten Dyaden ihr Vorgehen in häufigeren Metaaussagen als Einzelpersonen. In der Studie erwies sich das simulierte psychologische Labor virtue als geeignete Lernumgebung zur Vermittlung von Fertigkeiten für das wissenschaftliche Problemlösen. Während es in den parallelen Vor- und Nachtests nicht möglich war, eine Überlegenheit von Dyaden gegenüber Einzelpersonen zu messen, zeigten Prozeßanalysen, daß Dyaden beim wissenschaftlichen Problemlösen Vorteile gegenüber Einzelpersonen haben. Damit entsprechen die Ergebnisse der vorliegenden Studie dem Stand der Forschung. Die Ergebnisse erlauben Schlußfolgerungen über den weiteren Forschungsbedarf im Bereich des wissenschaftlichen Problemlösens, über Gestaltung von Lehrveranstaltungen für Methodologie sowie über den Einsatz simulierter Labors im universitären Kontext