Management von Prozessvarianten

Die fachliche Modellierung von Geschäftsprozessen und deren Ausführung mittels Workflow-Management-Systemen bilden zentrale Aufgaben bei der Realisierung prozessorientierter Informationssysteme. In der Praxis hat sich gezeigt, dass ein Prozess oftmals in zahlreichen Varianten auftritt, die Anpassungen an bestimmte Rahmenbedingungen (z.B. Domäne, landesspezifische Gesetze) darstellen. Die adäquate Modellierung und Ausführung solcher Prozessvarianten stellt eine große Herausforderung dar, der heutige Geschäftsprozessmodellierungswerkzeuge und Workflow-Management-Systeme nicht gerecht werden. Existierende Werkzeuge ermöglichen lediglich das Ausmodellieren aller Prozessvarianten in separaten Prozessmodellen, was in einem hohen Anpassungs- und Wartungsaufwand resultiert: Werden Prozessanpassungen erforderlich, sind meist mehrere Varianten betroen und deshalb mehrere Prozessmodelle zu adaptieren. Dies wiederum führt schnell zu Inkonsistenzen und mit der Zeit zu degenerierten Prozessmodellen. Um dies zu vermeiden, existiert in der Praxis ein zweiter verbreiteter Ansatz für das Management von Prozessvarianten: Alle Varianten werden in einem „großen“ Prozessmodell abgebildet. Sie sind somit innerhalb der Prozesslogik versteckt. Dieser Ansatz führt zwar zu weniger Redundanz, allerdings entstehen dadurch sehr komplexe und unübersichtliche Modelle, so dass bei großer Zahl von Varianten eine effektive Handhabbarkeit nicht mehr möglich ist. Typischerweise ist eine bestimmte Prozessvariante nur für gewisse Rahmenbedingungen relevant, d.h. sie genügt einem spezifischen Anwendungsfall. Die Informationen über den spezifischen Anwendungskontext einer Variante können bislang nicht in die entsprechenden Prozessmodelle integriert werden. Darüber hinaus ist eine Auswertung dieser Informationen, z.B. zur automatischen Konfiguration von Prozessvarianten, nicht möglich, geschweige denn eine dynamische Reaktion auf Änderungen des Anwendungskontextes zur Laufzeit einer Prozessvariante. Die vorliegende Arbeit stellt mit Provop (Prozessvarianten mittels Optionen) einen Lösungsansatz zur Handhabung von Prozessvarianten dar, der es erlaubt, ausgehend von einem sog. Basisprozessmodell, alle Varianten eines Prozesstyps abzuleiten. Dazu transformieren verschieden Änderungsoperationen das Basisprozessmodell sukzessiv zu einem Variantenmodell. Dabei berücksichtigt Provop den spezifischen Anwendungskontext einer Prozessvariante, um zu bestimmen, welche der modellierten Änderungsoperationen auf das Basisprozessmodell anzuwenden sind. Mit Hilfe von Auswahlbeschränkungen kann gewährleistet werden, dass nur solche Änderungsoperationen gemeinsam angewendet werden, die auch strukturell und semantisch kompatibel sind. Dem Problem nicht-kommutativer Änderungsoperationen bei der Konfiguration einer Prozessvariante begegnet Provop durch die Vorgabe einer eindeutigen Anwendungsreihenfolge. Dazu werden die Modellierungsreihenfolge sowie explizite Reihenfolgebeziehungen zwischen den Änderungsoperationen betrachtet. Darüber hinaus wird gewährleistet, dass die Menge aller konfigurierbaren Prozessvarianten den Korrektheitskriterien des zugrundeliegenden Prozess-Metamodells genügt. Für eine flexible Ausführung von Prozessinstanzen ermöglicht es Provop, zur Laufzeit auf Änderungen des Anwendungskontextes zu reagieren. Dabei stellen wir sicher, dass nur solche Variantenmodelle zur Ausführung kommen bzw. nur dann dynamische Wechsel zwischen Variantenmodellen zur Laufzeit zulässig sind, wenn dadurch die korrekte und stabile Ausführbarkeit der jeweiligen Prozessinstanz nicht beeinträchtigt wird. Das heißt, es können zur Laufzeit keine Ausführungsfehler aufgrund inkorrekter Prozessmodelle auftreten. Provop unterstützt das Refactoring von Basisprozessmodell und Änderungsoperationen, ohne die Ausführungssemantik der Prozessvarianten zu beeinflussen. Dabei werden sowohl der spezifische Anwendungskontext als auch definierte Auswahlbeschränkungen zwischen Änderungsoperationen berücksichtigt. Mit Hilfe eines Refactorings können Pflege- und Wartungsaufwände für das Management von Prozessvarianten reduziert werden. Die Ansätze von Provop werden in einem Prototypen realisiert und anhand mehrerer Fallstudien praktisch validiert

Wissensbasierte Prozesskonfiguration im Bauwesen

Das Ziel der Prozesskonfiguration besteht darin, typische Bauprozesse wie Planungsprozesse, Ausführungsprozesse, Steuerungs- und Entscheidungsprozesse zu unterstützen. Infolgedessen bilden die Prozesse und der Einsatz von Prozessmodellen für verschiedene Aufgabenbereiche im Bauwesen die Grundlage für die computerunterstützte Bearbeitung von Bauvorhaben. Die Bauprozessmodelle werden meistens in einer semi-formalen Sprache dargestellt. Das erlaubt die weitere Formalisierung zum Zweck der intelligenten Konfiguration der Prozesse. Das bedeutet, dass die Prozesse auf Basis des formal beschriebenen Prozesswissens konfiguriert, zusammengestellt und instanziiert werden können. Solche Prozesse sind besonders aktuell im Bereich des Risikomanagements, das in den letzten Jahren im Bauwesen an Bedeutung gewonnen hat. Die Prozesse sollen bei der Suche nach einem alternativen Ablauf im Fall einer Prozessstörung ad-hoc konfiguriert und zur Verfügung gestellt werden. Dies kann semi-automatisch mit Einsatz wissensbasierter Methoden realisiert werden. Die Prozesse im Bauwesen bergen diverse spezielle Eigenschaften in sich, die die Problematik der typischen Konfigurationsvorgehensweise sichtbar werden lassen. Wesentliche Merkmale der Bauprozesse sind der durchgängige Informationsfluss und der hohe Kommunikationsbedarf zwischen allen Beteiligten im Bauprojekt. Das impliziert Anforderungen an eine effektive Interoperabilität innerhalb des Bauprojekts. In einem signifikant großen Projekt wie beispielsweise dem Flughafenbau, bei dem sich die Baustelle auf tausenden Hektar Fläche erstreckt und mehrere Dutzende Baufirmen involviert sind, die über unterschiedliche Software und Baudatenmodelle und Standards verfügen, ist die Koordination sowie ein effektiver Informationsaustausch und als Folge die Prozesskonfiguration gravierend erschwert. Dementsprechend spielt die Anwendung einer übergeordneten Struktur, die die Heterogenität der verteilten Umgebung einkapselt, eine bedeutende Rolle. Des Weiteren bringt ein ontologiebasierter Ansatz wesentliche Vorteile bei der Betrachtung der existierenden Problematik. Ontologie ist eine explizite, formale Spezifikation einer gemeinsamen Konzeptualisierung (Gruber 1993). Darunter kann eine konzeptuelle Formalisierung von Wissensbereichen und Begriffssystemen verstanden werden. Mittels Ontologie kann Wissen verteilt werden, was eine verbesserte Interoperabilität in komplexen Systemen mit vielen heterogenen Ressourcen, wie beispielsweise Bauwesensystemen, gewährleistet. Anwendungsbereiche der Ontologie sind Kommunikation und Repräsentation sowie Wiederverwendung von Wissen. Die Ontologie wird in der Regel in Form einer Taxonomie dargestellt. Solche Konstrukte ermöglichen es, Struktur in ein heterogenes Umfeld zu bringen. So kann eine allgemeine bereichsübergreifende Ontologie, eine Top-Level Ontology, eine übergeordnete Baustruktur gut abbilden. Potenziell ermöglicht eine Ontologie die Analyse des Domänenwissens auf semantischer Basis, wie Schlussfolgerung, Konsistenzprüfung und gezielte Suche. Die Flexibilität bei der Konfiguration wird durch die regelbasierte Anwendung unterstützt. Darüber hinaus können intelligente Lösungen durch Anwendung verschiedener Baustrategien, die den Prozessablauf optimieren, erzielt werden. Die Prozesse, Ontologien und Regeln können verschiedene Arten von Wissen abbilden und als Kombination eine effiziente, wissensbasierte Prozesskonfiguration ermöglichen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf dem Schließen der Prozesskonfigurationslücke, in dem eine Kombination aus Prozessen, Prozesskonfiguration, Ontologien und Regeln präsentiert wird. Dabei zählt zu den wichtigsten Beiträgen der Arbeit, Interoperabilität innerhalb des Bauprojekts voran zu bringen, eine unternehmensübergreifende, übergeordnete ontologische Struktur für die effektive Zusammenarbeit in den verteilten Bauumgebungen zu erarbeiten und eine intelligente Prozesskonfiguration und -rekonfiguration zu gewährleisten

Modellierung und Verifikation von Eisenbahn-Infrastrukturen mit semantischen Technologien

Diese Arbeit zeigt, wie semantische Technologien (Sprachen und Werkzeuge) genutzt werden können, um Eisenbahn-Infrastrukturen zu modellieren und zu verifizieren. Dazu wurde ein semantisches Domänen-Modell entworfen und implementiert, das sowohl die Elemente von Eisenbahn-Infrastrukturen und deren Eigenschaften als auch die Beziehungen dieser Elemente untereinander darstellen kann. Zur Modellierung wurde die Web Ontology Language (OWL) in Kombination mit der Semantic Web Rule Language (SWRL) verwendet. Im Rahmen der Arbeit wurden Planungsrichtlinien von Eisenbahn-Infrastrukturen analysiert und exemplarisch in SWRL formalisiert. So wurde es ermöglicht, konkrete Eisenbahn-Infrastruktur-Planungsdaten in Instanzen des semantischen Domänenmodells zu transformieren, um diese Instanzen hinsichtlich ihrer Konformität mit Planungsrichtlinien zu verifizieren. Dieser Prozess wird anhand mehrerer Beispiele veranschaulicht. Ein weiterer Teil der Arbeit befasst sich mit einem Verfahren, mit dem Eisenbahn-Ingenieure bei der Suche nach Fehlern in Planungsdaten unterstützt werden können. Während OWL- und SWRL-Reasoner lediglich eine allgemeine Eingrenzung von Fehlern im zu verifizierenden Modell ermöglichen, wird durch Verwendung des in dieser Arbeit vorgestellten Konzepts der Semantic Constraints eine Eingrenzung auf konkrete fehlerhafte Axiome in Bezug auf die modellierten Planungsrichtlinien realisiert. Das Konzept basiert auf der Regelsprache SWRL und ermöglicht die Formulierung von Bedingungen, die dazu verwendet werden, Eisenbahn-Infrastruktur-Elemente in Form von OWL-Individuen zu überprüfen. Verstoßen einzelne Individuen gegen eine Bedingung, wird diese systematisch reduziert, um die Ursachen für den Verstoß gegen die Bedingung und die damit zusammenhängende Planungsrichtlinie zu ermitteln. In der Diskussion wird die Vergleichbarkeit des vorgestellten Ansatzes mit aktuell verwendeten XML-basierten Verfahren untersucht. Die Arbeit schließt mit einem Ausblick auf mögliche Weiterentwicklungen der vorgestellten Verfahren ab

Ähnlichkeitsbasierte Modellierungsunterstützung für Geschäftsprozesse

In der Arbeit wird erstmalig ein Unterstützungssystem für die Geschäftsprozessmodellierung vorgestellt, das dem Benutzer zu seinem gerade editierten Prozess Prozessfragmente aus einer Bibliothek vorschlägt. Der Vorschlag von Prozessfragmenten erfolgt auf Basis von Geschäftsregeln und Korrektheits- und Semantikkriterien. Zusätzlich werden Ähnlichkeitsmaße definiert, durch die Prozessteile mit unterschiedlichem Vokabular zur Beschreibung gleicher Prozessobjekte wieder verwendet werden können

Das Elend des Kompetenzbegriffs: Kompetenzkonstrukte in der aktuellen Unternehmenstheorie

Definitionen und Operationalisierungen des Kompetenzkonstrukts sind bislang diffus oder tendieren ins Tautologische, verdoppeln Funktionen in Kompetenzbegriffen (Personalselektion = Selektionsvermögen; Personalführung = Führungskompetenz, etc.). Bislang findet man eher Konsens im Beklagen eines Mangels an nachvollziehbaren und operationalen oder überhaupt expliziten Definitionen von Unternehmenskompetenz; man findet eher Zustimmung zur Diagnose uneinheitlicher Bestimmungen als klare Übersichten über Kompetenzkonstrukte der einzelnen Forschergruppen. Mein Beitrag zeichnet daher semantische Landkarten des Kompetenzbegriffs, anhand derer sich die inhaltlichen Bestimmungen, theoretische Verortungen und die Operationalisierungen verschiedener Ansätze vergleichen lassen. Dem liegt die Annahme zugrunde, daß es einer Forschungsrichtung nicht schaden kann, sich gelegentlich mit ihrem Zentralbegriff zu befassen. Da das Ergebnis der auf dieser Basis vorgenommenen Analyse einiger Operationalisierungen als deprimierend empfunden werden könnte, schließt der Beitrag mit einer kurzen Skizze möglicher Alternativen. --

Planungswerkzeug zur wissensbasierten Produktionssystemkonzipierung

Kürzere Produktlebenszyklen zwingen Unternehmen dazu notwendige Produktionssysteme in immer kürzeren Abständen neu zu planen oder anzupassen. Grundlegende Entscheidungen über den Aufbau des Produktionssystems werden bereits in der Konzipierungsphase festgelegt. Anhand des vorliegenden Produktkonzepts sind Produktionsprozesse zu spezifizieren und umsetzende Betriebsmittel auszuwählen. Zur Reduzierung der Planungsaufwände und zur Wiederverwendung bewährter Lösungen ist eine gezielte Bereitstellung von Fach- und Lösungswissen erforderlich.Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Planungswerkzeug, welches die Planer während der Produktionssystemkonzipierung durch den kontinuierlichen Zugriff auf verfügbares Wissen unterstützt. Mittels semantischer Technologien wird das Wissen repräsentiert und in einer Wissensbasis bereitgestellt. Benötigte Abfragen werden automatisch erzeugt und das Wissen direkt für die graphische Spezifikation des Produktionssystemkonzepts verwendet. Eine einheitliche Spezifikation wird über Modellierungsregeln sichergestellt. Ein Vorgehensmodell beschreibt die einzelnen Planungsschritte, die exemplarisch am Praxisbeispiel einer Knetstraße erläutert werden.Shorter product life cycles force companies to develop or adapt production systems in shorter intervals. Important decisions about the structure of the production system are already defined in the early design phase. Based on the principal solution of the product the necessary production processes have to be specified and appropriate production resources have to be selected. To reduce the planning effort and to support the reuse of proven solutions, knowledge available in the company has to be used in an efficient manner. The present work describes a planning tool that supports the planners during the conceptual design of a new production system. This is achieved by continuous access to available knowledge about known processes and resources. Using semantic technologies the knowledge is represented and provided in a knowledge base. Required queries are generated automatically and the knowledge is directly used for the graphical specification of the production system concept. Modeling rules ensure a uniform specification and a procedure model describes the necessary activities. The use of the planning tool is illustrated and explained by means of an application example.Tag der Verteidigung: 18.12.2014Paderborn, Univ., Diss., 201

Overcoming Semantical Heterogeneity in Multiple Data Warehouse Systems

Der bedarfsorientierte Zugriff auf ein konsolidiertes Berichtswesen stellt für betriebliche Organisationen einen entscheidenden Erfolgsfaktor dar, um einen Informationsvorsprung gegenüber ihren Wettbewerbern erzielen zu können. Data-Warehouse-Systeme (DWH-Systeme) dienen dazu, Entscheidungsträgern die für ihre aktuelle Aufgabe relevanten Informationen rechtzeitig und in geeigneter Form zur Verfügung zu stellen. In der Praxis existieren jedoch multiple DWH-Systeme, die vor allem auf Ebene der Datenschemata sowie der zugrunde liegenden Terminologien eine starke Heterogenität aufweisen. Inkonsistenzen zwischen den generierten Berichten sowie eine divergente Interpretation der Berichtsergebnisse sind die Folge. Der Aufbau eines konsolidierten Berichtswesens ist daher nur mit nachträglichem, manuellem Abstimmungsaufwand möglich. Die vorliegende Arbeit widmet sich insbesondere dem durch multiple DWH-Systeme offerierten Informationsangebot. Mithilfe der im Semantic Web etablierten Technologie Resource Description Framework (RDF) und der Web Ontology Language (OWL) wird ein Rahmen zur semantisch reichhaltigen Beschreibung von DWH-Metadaten geschaffen. Derartig ausgezeichnete Metadaten unterschiedlicher DWH-Systeme werden anschließend in einer semantischen Homogenisierungsschicht (sHGS) zusammengeführt. Mit diesem Hilfsmittel können Beziehungen zwischen multiplen DWH-Systemen identifiziert und deren semantische Heterogenität überwunden werden.The demand-oriented access to consolidated reporting systems represents a critical success factor for operating organisations in order to achieve an informational advantage over their competitors. Data warehouse systems (DWH systems) provide decision-makers with information relevant to their current task in due time and form. In practice, however, a multitude of highly heterogeneous DWH systems exist which particularly vary in terms of applied data schemata and underlying terminologies. Inconsistencies between the generated reports of those systems as well as a diverging interpretation of the report results are therefore immediate consequences. As a result, the construction of a consolidated reporting system inevitably demands additional manual alignment effort. The thesis at hand is especially dedicated to information provided by multiple DWH systems. By means of the technologies of the Resource Description Framework (RDF) and the Web Ontology Language (OWL), which are established in the area of the semantic web, a framework is created to describe DWH metadata in a semantically comprehensive way. The metadata of different DWH systems marked in such a way are finally brought together in a semantic level of homogenisation (sHGS). With this tool, semantic relations between multiple DWH systems can be easily identified and their semantic heterogeneity can be overcome