Herausforderungen bei der Integration von Benutzern in Datenorientierten Prozess-Management-Systemen

Im Projekt PHILharmonic Flows entwickeln wir ein datenorientierten Prozess-Management-System der nächsten Generation. In Vorarbeiten haben wir fünf Herausforderungen diskutiert, die eine generische Komponente zur Unterstützung datengetriebener Prozesse mit einer integrierten Sicht auf Daten und Prozesse erfüllen sollte. In diesem Aufsatz betrachten wir zusätzlich die Integration von Benutzern. Dazu stellen wir vier weitere Herausforderungen für die Zugriffskontrolle in datenorientierten Prozess-Management-Systemen vor. Letztgenannte stellen obligatorische und optionale Aktivitäten zur Verfügung. Obligatorische Aktivitäten müssen für den Fortschritt einer Prozessinstanz zwingend ausgeführt werden, optionale Aktivitäten ermöglichen dagegen die Pflege und Verwaltung von Daten unabhängig von der Ausführung eines bestimmten Prozesses. Die Bearbeiterzuordnung für obligatorische Aktivitäten ist dabei nicht nur von der Aktivität an sich abhängig, sondern auch von den Berechtigungen eines Benutzers zur Durchführung der innerhalb der Aktivität erforderlichen Datenänderungen. Berechtigungen für Datenänderungen müssen dazu für verschiedene Objektinstanzen eines Objekttyps jeweils unterschiedlich vergeben werden können. Gleichzeitig darf bei der Ausführung optionaler Aktivitäten die Durchführung von Prozessinstanzen nicht fehlerhaft beeinflusst werden. Weiter erweist sich eine getrennte Verwaltung von Anwendungsdaten und Organisationsmodell als zu unflexibel für eine feingranulare Vergabe von Rechten mit möglichst geringem Administrationsaufwand. Insgesamt bieten datenorientierte Prozess-Management-Systeme eine integrierte Sicht auf Prozesse, Daten und Benutzer, und eröffnen daher völlig neue Anwendungsfelder für Prozess- Management-Technologie

Herausforderungen auf dem Weg zu datenorientierten Prozess-Management-Systemen

Workflow-Management-Systeme (WfMS) sind mittlerweile mächtige Werkzeuge für die computerunterstützte Ausführung von Geschäftsprozessen. Letztere können unabhängig von spezifischen Anwendungen modelliert, ausgeführt und überwacht werden. Trotzdem existieren auf dem Software-Markt noch zahlreiche Anwendungen mit im Code fest verdrahteter Prozesslogik. Die Ursache dafür, dass konventionelle WfMS bei der Entwicklung prozessorientierter Anwendungen noch nicht die erhoffte Verbreitung erfahren haben, ist zum einen auf ihre Architektur und zum anderen auf ihr aktivitätsorientiertes Paradigma zurückzuführen. Die Verwaltung von Anwendungsdaten erfolgt, außerhalb des WfMS, d.h. innerhalb der eingebundenen externen Applikationen. Geschäftsprozesse und Geschäftsdaten können jedoch nicht unabhängig voneinander betrachtet werden, sondern Prozessmodelle sollten in Analogie zur Datenstruktur definiert werden können. Des Weiteren sind die in WfMS fest vorgegebenen Kontrollstrukturen zu starr für die Ausführung datenorientierter Prozesse. Der Fortschritt eines Prozesses ist hier nicht primär abhängig von bereits ausgeführten Aktivitäten, sondern von Änderungen der Attributwerte innerhalb der Anwendungsobjekte. In diesem Artikel fassen wir die charakteristischen Eigenschaften von daten- und prozessorientierten Anwendungen zusammen, die wir anhand verschiedener Fallstudien gesammelt haben. Wir zeigen, in wie weit konventionelle WfMS diesen Herausforderungen gewachsen sind. Auf dieser Basis leiten wir die Anforderungen ab, die eine generische Komponente zur Unterstützung datengetriebener Prozesse mit einer integrierten Sicht auf Prozesse und Daten, erfüllen sollte

Implementierung einer Komponente zur Modellierung von Mikro-Prozessen in einem datenorientierten Prozess-Management-System

Geschäftsprozesse in Unternehmen werden immer komplexer und umfangreicher. Für die erfolgreiche Abwicklung von Geschäftsprozessen werden Prozess-Management-Systeme (PrMS) damit immer wichtiger. Ohne die Hilfe eines PrMS lassen sie sich kaum mehr bewältigen. Dabei hat sich gezeigt, dass die bereits existierenden herkömmlichen Systeme nicht mit den Anforderungen von datenorientierten Prozessen korrespondieren. In einem datenorientierten Prozess-Management-System erfolgt die Festlegung der durchzuführenden Arbeitsschritte nicht aufgrund einer starren Abfolge von definierten Aktivitäten. Stattdessen ist dort eine viel flexiblere Definition anhand der benötigten Daten möglich. Der Prozessfortschritt definiert sich hier nicht durch die durchgeführten Aktivitäten sondern anhand der vorhandenen Daten. Das PHILharmonicFlows Framework ist ein an der Universität Ulm entwickeltes Konzept für genau solch ein datenorientiertes PrMS. Neben einem umfangreichen Konzept für die Modellierung datenorientierter Prozesse wird zusätzlich auch eine präzise operationale Semantik für deren Ausführung definiert. Zur Evaluation soll sowohl für die Modellierungsumgebung als auch für die Ausführungsumgebung eine prototypische Implementierung realisiert werden. Dazu wurden bereits in vorhergehenden Arbeiten die benötigten Benutzeroberflächen entworfen. Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeit wurde eine Komponente für die Modellierungsumgebung des PHILharmonicFlows Frameworks implementiert. Hierbei mussten einerseits die fachlichen Anforderungen, beispielsweise die Gewährleistung der strukturellen Korrektheit, als auch das zugrundeliegende Usability-Konzept berücksichtigt werden. Mit der erstellten Komponente sollte es möglich sein, die sogenannten Mikro-Prozesse grafisch modellieren zu können. Durch Mikro-Prozesse wird ein Teil der Prozesslogik eines Geschäftsprozesses definiert. Während der Modellierung soll der Mikro-Prozess auch gleich auf seine Korrektheit überprüft werden. Vom System muss somit sichergestellt werden, dass alle im Konzept definierten Modellierungsregeln eingehalten werden. Andernfalls kann keine korrekte Ausführung der Prozesse zur Laufzeit garantiert werden. Es könnten zum Beispiel Deadlocks auftreten, sodass der Prozess blockiert und kein Fortschritt möglich ist. Um den Benutzer bestmöglich bei der Modellierung zu unterstützen, sollen nicht erlaubte Funktionen vom Benutzer gar nicht erst ausgeführt werden können. Dazu werden entsprechende Buttons und Schaltflächen vom System automatisch deaktiviert. Die zu erstellende Benutzeroberfläche soll soweit wie möglich der Vorgabe des Usability-Konzepts entsprechen. Außerdem soll die Oberfläche intuitiv gestaltet sein und den Benutzer beim Modellierungsablauf führen

Wie können digitale Zwillinge die Aufgabenerledigung deutscher Kommunen verändern? Eine Analyse von Einsatzbereichen, Veränderungspotenzialen und Rahmenbedingungen

Ein zunehmendes Spannungsverhältnis zwischen begrenzten Ressourcen und stetigem Aufgabenwachstum lastet auf deutschen Kommunen in Zeiten multipler Krisen. Technische Innovationen wie digitale Zwillinge könnten ein geeignetes Instrument sein, kommunale Ressourcen effizienter einzusetzen und kommunale Aufgabenerfüllung aufrecht zu erhalten. Die Arbeit liefert sowohl theoretische als auch praktische Beiträge auf Grundlage einer systematischen Literaturanalyse, der qualitativen Inhaltsanalyse von Experteninterviews und einem Use Case. Die Arbeit erforscht digitale Zwillinge bei Kommunen explorativ nach dem Design-Science-Ansatz und legt einen Forschungsrahmen sowie eine praktische Orientierungshilfe für Kommunen vor. Die Analyse von Einsatzbereichen, Veränderungspotenzialen und Rahmenbedingungen zeigt, wie digitale Zwillinge Kommunen unterstützen können, sofern bereits jetzt Grundsteine gelegt werden.An increasing degree of tension between limited resources and continuous expansion of responsibilities weighs on German municipalities in times of multiple crises. Technical innovations such as digital twins could be useful instruments for using communal resources more efficiently and for preserving the performance of communal tasks. This paper provides both theoretical and practical contributions based on a systematic literature review, qualitative content analysis of expert interviews and a use case. The thesis explores digital twins in municipalities using the design science approach and provides a research framework and practical guidance for municipalities. By analysing the areas of application, change potentials and frame work conditions, the thesis reveals how digital twins can support municipalities, if important groundwork will be laid now

Evaluation der Modellierungskonzepte eines objektzentrierten Prozessmanagementsystems

Die Bedeutung des Bereichs Prozessmanagement, einem Teilgebiet der Informatik, ist bereits sehr groß und wird in den kommenden Jahren in der Wissenschaft, wie auch in der Industrie, weiter an Bedeutung gewinnen. Dies kommt unter anderem daher, dass immer mehr Daten erfasst und aufbereitet werden müssen. Aufbereitete Informationen sind heutzutage ein wichtiger Schlüsselfaktor für unternehmerischen Erfolg. Prozesse in Unternehmen sind auf korrekt ausgewertete und passgenau aufbereitete Informationen angewiesen. Hierdurch steigen die Anforderungen an Systeme, welche Prozesse digital unterstützen, in Bezug auf Funktionalität und Qualität der Datenverarbeitung stetig an. Somit müssen Prozesse immer mehr auf eine flexible Art mit Daten umgehen können. Um den wachsenden Anforderungen in der Prozessunterstützung gerecht zu werden, wurden in der Vergangenheit die klassischen Prozessmanagementsysteme entwickelt, welche inzwischen zur Geschäftsprozessunterstützung eingesetzt werden. Diese Systeme arbeiten großteils aktivitätenzentriert. Dies bedeutet, dass das Fortschreiten des Prozesses von auszuführenden Aktivitäten abhängig ist. Daher orientiert sich die Prozesslogik sehr an den im Prozess stattfindenden Aktivitäten. Es existiert aber keine ausreichende Datenperspektive für viele realen Prozesse, datenintensive Prozesse können nur unbefriedigend umgesetzt werden. Auf diesem Hintergrund entstanden immer mehr Ansätze, datenzentrierte Prozessmanagementsysteme zu entwickeln, welche von Aktivitäten abstrahieren und die Daten des Prozesses in den Fokus stellen, um somit einen flexiblen Umgang mit Daten zu ermöglichen. Einer der Ansätze ist der objektzentrierte Ansatz, welcher von der Implementierung PHILharmonicFlows welche von der Universität Ulm entwickelt wird, umgesetzt wird. Ein objektzentrierter Ansatz stellt eine spezielle Form des datenzentrierten Paradigmas dar. Hierbei werden Daten in Objekten organisiert, mit welchen dann Prozesse realisiert werden. Diese Arbeit evaluiert die Fähigkeiten der Modellierungsumgebung von PHILharmonicFlows anhand von Prozessen aus einer realen Anwendung. Als Maßstab diente ein Anforderungsprofil der Persis GmbH zu einer Umsetzung eines neuen Moduls in der Persis Unternehmenssoftware. Das System wurde unter den Aspekten der Umsetzbarkeit der Anforderungen der Persis GmbH evaluiert. Auf Basis dieser Auswertung wurden Schwächen und Stärken von PHILharmonicFlows aufgezeigt sowie Weiterentwicklungsvorschläge für das System ausgearbeitet

Management datengetriebener Prozessstrukturen

Unternehmen erreichen ihre Geschäftsziele zunehmend durch das systematische Management ihrer Geschäftsprozesse. Um komplexe Geschäftsziele zu realisieren, lassen sich diese Prozesse meist verknüpfen und so Prozessstrukturen aufbauen. Ein sehr komplexes Geschäftsziel ist beispielsweise die Entwicklung der Fahrzeugelektronik im Automobilbau. Hierbei müssen insbesondere die zahlreichen Abhängigkeiten zwischen elektronischen Systemen erfasst und in entsprechende Abhängigkeiten zwischen Entwicklungsprozessen umgesetzt werden. Das Ergebnis ist eine datengetriebene Prozessstruktur, die eine starke Beziehung zwischen der Struktur des Produkts und den auszuführenden Prozessen beschreibt. Sie enthält hunderte bis tausende Prozesse mit entsprechenden Abhängigkeiten. Die Erstellung und Koordination einer datengetriebenen Prozessstruktur ist sehr aufwändig und kann manuell kaum bewerkstelligt werden. Die vorliegende Arbeit stellt mit COREPRO (Configuration Based Release Processes) eine durchgängige IT-Lösung für die Unterstützung datengetriebener Prozessstrukturen vor. COREPRO erlaubt ihre formale Beschreibung und Ausführung basierend auf einem intuitiven Basismodell. Wir führen eine Modellierungsunterstützung ein, die die Modellierungsaufwände für datengetriebene Prozessstrukturen signifikant reduziert. Ferner erlaubt COREPRO die Adaption datengetriebener Prozessstrukturen auf einer hohen Abstraktionsebene, indem Änderungen einer Produktstruktur direkt auf Adaptionen der zugehörigen Prozessstruktur transformiert werden. Geeignete Konsistenzanalysen stellen sicher, dass bei der Adaption zur Laufzeit mögliche Ausnahmesituationen erkannt werden. Diese lassen sich in COREPRO durch verschiedene innovative Mechanismen behandeln. Sie erlauben dem Nutzer nicht nur flexible Eingriffe in den Ablauf einer Prozessstruktur, sondern zeigen ihm auch die Konsequenzen derartiger Eingriffe an. Die korrekte, verklemmungsfreie Ausführung der Prozessstruktur wird hierbei durchgehend garantiert

Objektorientiertes Betriebsführungssystem zur Koordinierung dezentraler Energieumwandlungsanlagen

Neue gesetzliche und technische Rahmenbedingungen werden zu wesentlichen strukturellen Änderungen in der Energieversorgung führen. Bedingt durch die Altersstruktur des existierenden Kraftwerkparks besteht alleine in Deutschland in den nächsten zwei Dekaden ein wesentlicher Ersatzbedarf. Eine mögliche Option stellt in diesem Zusammenhang die verstärkte Integration kleiner, dezentraler Energieumwandlungsanlagen dar. Dabei hängt der Erfolg im Wesentlichen davon ab, ob es gelingt diese Anlagen in die bestehenden Netze und den Netzbetrieb einzubinden. Dies setzt die Möglichkeit zum Fernzugriff voraus. Als besondere Herausforderungen erweisen sich dabei die große räumliche Verteilung, die hohe Anlagenanzahl sowie die Vielzahl unterschiedlicher Anlagentypen. Unter diesen Gesichtspunkten werden zunächst allgemeine Anforderungen an mögliche Informationssysteme formuliert und heute am Markt befindliche Übertragungstechnologien auf ihre Einsetzbarkeit untersucht. Darauf aufbauend wird das Konzept eines verteilten hierarchischen Energiemanagement entwickelt und eine Möglichkeit zur praktischen Umsetzung auf Basis eines verteilten Datenbanksystems vorgestellt

Design und Implementierung eines Logging-Frameworks für ein objektzentriertes Prozessmanagementsystem

Logging ist in vielen Software-Systemen eine wichtige Komponente. Mit einem Logging System können Ereignisse während des Systemablaufes protokolliert und später analysiert werden. Obwohl schon seit vielen Jahren für viele verschiedene Systeme Logging Komponenten entwickelt werden, existiert bis heute kein anerkannter Standard für das Logging. Daher muss für jedes System, dass eine Logging Komponente besitzen soll, diese Komponente neu entwickelt werden und eigene Standards bezüglich des Aufbaus und des Ablaufs des Loggings definiert werden. PHILharmonicFlows ist ein Prozessmanagementsystem, das zur Zeit entwickelt wird. Als eines der ersten Projekte setzt es den objekt-zentrierten Ansatz für Prozessmanagement um. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Anforderungen an eine Logging Komponente für das PHILharmonicFlows System evaluiert und ein Lösungsansatz entworfen und implementiert. Da bisher keine Logging Systeme für objekt-zentrierte Prozessmanagementsysteme existieren, existieren auch keine Erfahrungswerte darüber, was bei dem Logging in objekt-zentrierten Prozessmanagementsystemen zu beachten ist. Die Verwendung von Logging Systemen anderer, aktivitäts-zentrierter, Prozessmanagementsystemen kann zu unvollständigen und unpassenden Logging führen. Die Logs wären für die spätere Verarbeitung unbrauchbar. Daher müssen die Anforderungen an die Logging Komponente von Grund auf neu erhoben werden. Der entworfene Lösungsansatz muss zudem in das bereits existierende PHILharmonicFlows System eingebunden werden