Data Science and Analytics in Industrial Maintenance: Selection, Evaluation, and Application of Data-Driven Methods

Data-driven maintenance bears the potential to realize various benefits based on multifaceted data assets generated in increasingly digitized industrial environments. By taking advantage of modern methods and technologies from the field of data science and analytics (DSA), it is possible, for example, to gain a better understanding of complex technical processes and to anticipate impending machine faults and failures at an early stage. However, successful implementation of DSA projects requires multidisciplinary expertise, which can rarely be covered by individual employees or single units within an organization. This expertise covers, for example, a solid understanding of the domain, analytical method and modeling skills, experience in dealing with different source systems and data structures, and the ability to transfer suitable solution approaches into information systems. Against this background, various approaches have emerged in recent years to make the implementation of DSA projects more accessible to broader user groups. These include structured procedure models, systematization and modeling frameworks, domain-specific benchmark studies to illustrate best practices, standardized DSA software solutions, and intelligent assistance systems. The present thesis ties in with previous efforts and provides further contributions for their continuation. More specifically, it aims to create supportive artifacts for the selection, evaluation, and application of data-driven methods in the field of industrial maintenance. For this purpose, the thesis covers four artifacts, which were developed in several publications. These artifacts include (i) a comprehensive systematization framework for the description of central properties of recurring data analysis problems in the field of industrial maintenance, (ii) a text-based assistance system that offers advice regarding the most suitable class of analysis methods based on natural language and domain-specific problem descriptions, (iii) a taxonomic evaluation framework for the systematic assessment of data-driven methods under varying conditions, and (iv) a novel solution approach for the development of prognostic decision models in cases of missing label information. Individual research objectives guide the construction of the artifacts as part of a systematic research design. The findings are presented in a structured manner by summarizing the results of the corresponding publications. Moreover, the connections between the developed artifacts as well as related work are discussed. Subsequently, a critical reflection is offered concerning the generalization and transferability of the achieved results. Thus, the thesis not only provides a contribution based on the proposed artifacts; it also paves the way for future opportunities, for which a detailed research agenda is outlined.:List of Figures List of Tables List of Abbreviations 1 Introduction 1.1 Motivation 1.2 Conceptual Background 1.3 Related Work 1.4 Research Design 1.5 Structure of the Thesis 2 Systematization of the Field 2.1 The Current State of Research 2.2 Systematization Framework 2.3 Exemplary Framework Application 3 Intelligent Assistance System for Automated Method Selection 3.1 Elicitation of Requirements 3.2 Design Principles and Design Features 3.3 Prototypical Instantiation and Evaluation 4 Taxonomic Framework for Method Evaluation 4.1 Survey of Prognostic Solutions 4.2 Taxonomic Evaluation Framework 4.3 Exemplary Framework Application 5 Method Application Under Industrial Conditions 5.1 Conceptualization of a Solution Approach 5.2 Prototypical Implementation and Evaluation 6 Discussion of the Results 6.1 Connections Between Developed Artifacts and Related Work 6.2 Generalization and Transferability of the Results 7 Concluding Remarks Bibliography Appendix I: Implementation Details Appendix II: List of Publications A Publication P1: Focus Area Systematization B Publication P2: Focus Area Method Selection C Publication P3: Focus Area Method Selection D Publication P4: Focus Area Method Evaluation E Publication P5: Focus Area Method ApplicationDatengetriebene Instandhaltung birgt das Potential, aus den in Industrieumgebungen vielfältig anfallenden Datensammlungen unterschiedliche Nutzeneffekte zu erzielen. Unter Verwendung von modernen Methoden und Technologien aus dem Bereich Data Science und Analytics (DSA) ist es beispielsweise möglich, das Verhalten komplexer technischer Prozesse besser nachzuvollziehen oder bevorstehende Maschinenausfälle und Fehler frühzeitig zu erkennen. Eine erfolgreiche Umsetzung von DSA-Projekten erfordert jedoch multidisziplinäres Expertenwissen, welches sich nur selten von einzelnen Personen bzw. Einheiten innerhalb einer Organisation abdecken lässt. Dies umfasst beispielsweise ein fundiertes Domänenverständnis, Kenntnisse über zahlreiche Analysemethoden, Erfahrungen im Umgang mit verschiedenen Quellsystemen und Datenstrukturen sowie die Fähigkeit, geeignete Lösungsansätze in Informationssysteme zu überführen. Vor diesem Hintergrund haben sich in den letzten Jahren verschiedene Ansätze herausgebildet, um die Durchführung von DSA-Projekten für breitere Anwendergruppen zugänglich zu machen. Dazu gehören strukturierte Vorgehensmodelle, Systematisierungs- und Modellierungsframeworks, domänenspezifische Benchmark-Studien zur Veranschaulichung von Best Practices, Standardlösungen für DSA-Software und intelligente Assistenzsysteme. An diese Arbeiten knüpft die vorliegende Dissertation an und liefert weitere Artefakte, um insbesondere die Selektion, Evaluation und Anwendung datengetriebener Methoden im Bereich der industriellen Instandhaltung zu unterstützen. Insgesamt erstreckt sich die Abhandlung auf vier Artefakte, die in einzelnen Publikationen erarbeitet wurden. Dies umfasst (i) ein umfangreiches Systematisierungsframework zur Beschreibung zentraler Ausprägungen wiederkehrender Datenanalyseprobleme im Bereich der industriellen Instandhaltung, (ii) ein textbasiertes Assistenzsystem, welches ausgehend von natürlichsprachlichen und domänenspezifischen Problembeschreibungen eine geeignete Klasse von Analysemethoden vorschlägt, (iii) ein taxonomisches Evaluationsframework zur systematischen Bewertung von datengetriebenen Methoden unter verschiedenen Rahmenbedingungen sowie (iv) einen neuartigen Lösungsansatz zur Entwicklung von prognostischen Entscheidungsmodellen im Fall von eingeschränkter Informationslage. Die Konstruktion der Artefakte wird durch einzelne Forschungsziele im Rahmen eines systematischen Forschungsdesigns angeleitet. Neben der Darstellung der einzelnen Forschungsbeiträge unter Bezugnahme auf die erzielten Ergebnisse der dazugehörigen Publikationen werden auch die Verbindungen zwischen den entwickelten Artefakten beleuchtet und Zusammenhänge zu angrenzenden Arbeiten hergestellt. Zudem erfolgt eine kritische Reflektion der Ergebnisse hinsichtlich ihrer Verallgemeinerung und Übertragung auf andere Rahmenbedingungen. Dadurch liefert die vorliegende Abhandlung nicht nur einen Beitrag anhand der erzeugten Artefakte, sondern ebnet auch den Weg für fortführende Forschungsarbeiten, wofür eine detaillierte Forschungsagenda erarbeitet wird.:List of Figures List of Tables List of Abbreviations 1 Introduction 1.1 Motivation 1.2 Conceptual Background 1.3 Related Work 1.4 Research Design 1.5 Structure of the Thesis 2 Systematization of the Field 2.1 The Current State of Research 2.2 Systematization Framework 2.3 Exemplary Framework Application 3 Intelligent Assistance System for Automated Method Selection 3.1 Elicitation of Requirements 3.2 Design Principles and Design Features 3.3 Prototypical Instantiation and Evaluation 4 Taxonomic Framework for Method Evaluation 4.1 Survey of Prognostic Solutions 4.2 Taxonomic Evaluation Framework 4.3 Exemplary Framework Application 5 Method Application Under Industrial Conditions 5.1 Conceptualization of a Solution Approach 5.2 Prototypical Implementation and Evaluation 6 Discussion of the Results 6.1 Connections Between Developed Artifacts and Related Work 6.2 Generalization and Transferability of the Results 7 Concluding Remarks Bibliography Appendix I: Implementation Details Appendix II: List of Publications A Publication P1: Focus Area Systematization B Publication P2: Focus Area Method Selection C Publication P3: Focus Area Method Selection D Publication P4: Focus Area Method Evaluation E Publication P5: Focus Area Method Applicatio

Eine Analyse der Literatur zur Referenzmodellierung im Geschäftsprozessmanagement unter Berücksichtigung quantitativer Methoden

Im Geschäftsprozessmanagement nimmt die Referenzmodellierung bei der Gestaltung von Geschäftsprozessen eine große Bedeutung ein, da auf bereits existierende Modelle zurückgegriffen werden kann. So kann Zeit für die Entwicklung der Prozesse eingespart und von bereits etabliertem Wissen profitiert werden. Die vorliegende Masterarbeit analysiert die Literatur im Bereich der Referenzmodellierung im Geschäftsprozessmanagement unter Berücksichtigung quantitativer Methoden. Es werden insbesondere die Forschungsrichtungen bzw. Themenbereiche, Entwicklungen und der aktuelle Stand der Literatur in diesem Bereich ermittelt. Zunächst werden deutsch- und englischsprachige Artikel nach bestimmten Kriterien ausgewählt. Anschließend folgt eine quantitativ orientierte Analyse der Literatur. Dabei kommt die Latente Semantische Analyse zum Einsatz, mit deren Hilfe Themenbereiche ermittelt werden und die einzelnen Beiträge den ermittelten Themenbereichen zugeordnet werden können. Darüber hinaus wird die Entwicklung der Anzahl der Artikel in den Themenbereichen im Zeitverlauf betrachtet und auf Unterschiede zwischen der deutsch- und englischsprachigen Literatur eingegangen. In der darauf folgenden qualitativ orientierten Analyse werden die Artikel der einzelnen Themenbereiche inhaltlich analysiert und der aktuelle Stand der Forschung dargestellt. Nicht zuletzt werden die Ergebnisse der qualitativen Analyse in Bezug zu den Ergebnissen der quantitativen Analyse gesetzt

Wirtschaftlichkeits- und Wertbeitragsanalysen für Hochschul-IT und Lastbalancierung erneuerbarer Energien

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Design Knowledge for the Lifecycle Management of Conversational Agents

Organizations spend extensive resources on artificial intelligence (AI) solutions in customer service in order to remain customer-focused and competitive. A rising language-based application of AI emerges in the context of conversational agents (CAs), such as chatbots, which represent increasingly intelligent, autonomous, scalable, and cost-effective service platforms. However, AI-based CAs bring new organizational challenges. They are underrepresented in current research, leading to many unanswered questions and research potential regarding the management of their introduction, operation, and improvement. To address this issue, we provide design knowledge that considers the organizational perspective of CAs. Therefore, we conducted a systematic literature review (SLR) and qualitative interview study to reveal and analyze individual issues and challenges, develop meta-requirements, and finally, use them to create design principles. We contribute to the emerging field of CAs that has previously focused mainly on the individual, behavioral, interactional, or technical design

Strategisches GRC-Management: Anforderungen, Forschungsagenda und datenseitiges Modell

„Governance, Risk and Compliance“ (GRC) wird gegenwärtig überwiegend als Schlagwort aufgegriffen und durch isolierte, kurzfristige Initiativen umgesetzt. Die Integrationsmöglichkeiten und strategische Bedeutung von GRC werden unzureichend erkannt, wodurch Nutzenpotentiale und mögliche Synergieeffekte nicht genutzt werden können. Obwohl erste integrierte GRC-Ansätze existieren, ist das Thema bislang wenig strukturiert. Die vorliegende Arbeit entwickelt daher ein allgemeines Verständnis für ein integriertes und strategisch ausgerichtetes Management von GRC, das als strategisches GRC-Management bezeichnet wird. Hierfür werden Anforderungen hergeleitet, der Forschungsstand analysiert und eine Forschungsagenda entwickelt. Durch eine Delphi-Studie werden die Anforderungen und Forschungsbedarfe priorisiert. Ein datenseitiges Modell stellt die strukturellen Zusammenhänge von GRC auf Informationsebene dar.GRC as an acronym for governance, risk and compliance is currently looked at as a catchword and implemented with short-term, isolated initiatives. GRC is more considered to be a burden for the business and opportunities for integration as well as the strategic relevance of the topic is not recognized, which makes it difficult to realize potential benefits and synergies. Even though first GRC approaches exist, the overall topic area remains quite unstructured and is not narrowed down precisely. Detailed questions, which are relevant for the topic area, like automation of compliance controls and risk measures, modeling of GRC information as well as the determinants of compliance behavior cannot be sorted into their overall context. The research work at hand therefore aims to establish a basic understanding of an integrated and strategically oriented GRC management, which is called strategic GRC management. For this purpose, this research identifies requirements for such an approach based on an exhaustive and structured literature review, discusses the current state of research in this field and develops a research agenda. These research results are evaluated with a three round Delphi study which at the same time determines the importance of the requirements and the research needs and thereby enables its prioritization. Furthermore, a data-centred model for strategic GRC management, which depicts the structural relationships of GRC on the level its information, is constructed. The data model is demonstrated based on an example and evaluated using published practical examples. This research work provides, specifically with the research agenda, various research opportunities. The requirements and the data-centred model enable the assessment and further development of GRC related management systems in company practice.GRC als Akronym für "Governance, Risk and Compliance" wird gegenwärtig in der Unternehmenspraxis überwiegend als Schlagwort aufgegriffen und durch isolierte, kurzfristige Initiativen umgesetzt. GRC wird mehrheitlich als Bürde gesehen und die Integrationsmöglichkeiten sowie die strategische Bedeutung des Themas werden unzureichend erkannt, wodurch Nutzenpotentiale und mögliche Synergieeffekte nicht genutzt werden können. Obwohl erste integrierte GRC-Ansätze existieren, ist das Thema bislang wenig strukturiert und die Eingrenzung bleibt vage. Relevante Detailfragen, wie die Automatisierung der Compliance-Sicherung und Risikosteuerung, die Modellierung von GRC-Informationen und die Determinanten des Compliance-Verhaltens können nur schwer in den Gesamtzusammenhang eingeordnet werden. Die vorliegende Arbeit verfolgt daher das Ziel der Grundlegung eines allgemeinen Verständnisses für ein integriertes und strategisch ausgerichtetes Management von GRC, das als strategisches GRC-Management bezeichnet wird. Hierfür werden basierend auf einem umfangreichen Literaturreview Anforderungen an das strategische GRC-Management hergeleitet, der Forschungsstand strukturiert analysiert und eine Forschungsagenda entwickelt. Diese Forschungsergebnisse werden durch eine Delphi-Studie bestehend aus drei Befragungsrunden abgesichert. Die Studie bestimmt zudem die Bedeutung der einzelnen Anforderungen und Forschungsbedarfe, wodurch eine Priorisierung ermöglicht wird. Darüber hinaus wird ein datenseitiges Modell für das strategische GRC-Management entwickelt, das die strukturellen Zusammenhänge von GRC auf Informationsebene darstellt. Das Datenmodell wird an Hand eines Beispiels demonstriert und mit Hilfe einer Auswertung von publizierten Praxisbeispielen evaluiert. Die Arbeit stellt durch die Forschungsagenda vielfältige Anknüpfungspunkte für weitere Forschung zur Verfügung. Die Anforderungen sowie das datenseitige Modell ermöglichen eine Bewertung und Weiterentwicklung des GRC-Managements in der Unternehmenspraxis

Information Systems and Healthcare XX: Toward Seamless Healthcare with Software Agents

Healthcare processes are frequently fragmented and often badly supported with IT. Inter- and intra-organizational communication and media frictions complicate the continuous provision of information according to the principle of information logistics. Based on extensive literature review, we present the vision of seamless healthcare with horizontally and vertically integrated healthcare processes enabled by seamless IT support. Its implementation requires the establishment of a communication infrastructure and the deployment of adequate standards in healthcare. There are already comprehensive approaches for dealing with integrating heterogeneous information systems. However, they lack a common communication infrastructure and do not support proactivity and flexibility which are dominant characteristics in healthcare. We propose a software agent-based approach for realizing the vision of seamless healthcare. We present a corresponding implementation for integrating heterogeneous information systems in the context of the German Health Telematics Infrastructure. Based on the concept and the implementation, we show that the modular approach is capable of supporting a wide range of different applications. We furthermore outline which facets of an agent-based solution could be implemented in an operative real-world environment. In closing we derive implications for IT decision makers in healthcare and show directions for future approaches for reducing information logistics related deficits in healthcare

Tagungsband zum Doctoral Consortium der WI 2007

Bereits seit Anfang der 1990er Jahre wird jungen Wissenschaftlern im Vorfeld der Tagung Wirtschaftsinformatik ein Doctoral Consortium als unterstützendes Forum angeboten. Diese Einrichtung wurde auch zur größten internationalen Konferenz der Wirtschaftsinformatik, der WI 2007 in Karlsruhe fortgeführt. Dieser Band fasst die zum Vortrag ausgewählten Beiträge zusammen. - Inhaltsverzeichnis: René Fiege, Entwicklung einer Methode zur Verbesserung der Entwurfsqualität von Serviceorientierten Architekturen auf Basis von Axiomatic Design …11; Daniel Gille, Modellierung und Messung des Einflusses von RFID-Technologie auf die Produktivität … 29; Christoph Niemann, Softwareagenten in der Krankenhauslogistik – Ein Ansatz zur effizienten Ressourcenallokation … 49; Claudia Reuter, Kontextbasierte Adaption klinischer Pfade … 63; Werner Streitberger, Simulation von Grid-Versicherungen - Eine Analyse der Risikoallokation in Grid-Netzwerken … 83; Matthias Burghardt, Incentive Engineering and Transaction Pricing in the Securities Trading Value Chain … 99; Kim Wüllenweber, Outsourcing Risk Mitigation - A Study of Business Process Outsourcing arrangements in the German banking industry … 115; Maciej Piechocki, Conception of XBRL Use in the Financial Reporting Chain … 133; Thomas Wilde, Potenzial experimenteller Forschung in der Wirtschaftsinformatik … 151; Christian Schlereth, Optimale Preisgestaltung von internetbasierten Diensten … 169; Thomas Krabichler, Gestaltung kooperativer e-Financial Supply Chains … 187; Stefan Luckner, A Field Experiment on Monetary Incentives in Prediction Markets … 207; Titus Faupel, Zum Einsatz selbstorganisierender Koordinationsmechanismen unter Nutzung von UC-Technologien … 219; Christian Brandt, Geschäftliche Verträge als Quelle für Services in unternehmensübergreifenden Informationssystemen … 233; Dwi Anoraganingrum, Indikatoren für Einsatz und Evaluation von Multiagentensystem-Technologien zur effizienten Steuerung von Organisationsabläufen in Krankenhäusern - am Beispiel eines Prozess in einem Krankenhaus in Deutschland und Indonesien … 247; Christian Slamka, Event analysis in Virtual Stock Markets for business research … 263; Thomas Nowey, Kosten-Nutzen-Quantifizierung von Investitionen in IT-Sicherheit als Grundlage eines ökonomisch fundierten Sicherheitsmangements … 281; Claudia Müller, Analyse der Selbstorganisation in Wikis … 299; Gottfried Gruber, Cannibalization Effects in Online & Offline Retailing … 317; Falk Zwicker, Ubiquitous Computing im Krankenhaus - eine fallstudienbasierte Untersuchung betriebswirtschaftlicher Potenziale und kritischer Erfolgsfaktoren … 335 -- Since the early 1990s, young researchers participate in the doctoral consortium series, co-located with the Wirtschaftsinformatik conference. This volume contains the selected papers of 20 PhD candidates of the 2007 doctoral consortium in Karlsruhe.Wirtschaftsinformatik,Wirtschaftsinformatikstudium

Multikonferenz Wirtschaftsinformatik 2010 : Göttingen, 23. - 25. Februar 2010 ; Kurzfassungen der Beiträge

Dieser Band enthält Kurzfassungen der Beiträge zur MKWI 2010. Die Vollversionen der Beiträge sind auf dem wissenschaftlichen Publikationenserver (GoeScholar) der Georg-August-Universität Göttingen und über die Webseite des Universitätsverlags unter http://webdoc.sub.gwdg.de/univerlag/2010/mkwi/ online verfügbar und in die Literaturnachweissysteme eingebunden