Semantische und organisatorische Interoperabilität kommunaler Geodaten im Kontext von INSPIRE

Mit INSPIRE, der Geodateninfrastruktur der Europäischen Gemeinschaft, wird das Ziel verfolgt, umweltrelevante und harmonisierte Geodatenbestände für eine nachhaltige europäische Umweltpolitik und zur allgemeinen Bereitstellung für die Bürger der EU verfügbar zu machen. Die Dissertation stellt einen wissenschaftlichen Beitrag zur Erfüllung der Aufgaben durch kommunale Verwaltungen dar. Es werden semantische und organisatorische Problemstellungen untersucht und Lösungen in Form eines Interoperabilitätsmodells für kommunale Geodaten und Geodienste unter Berücksichtigung von INSPIRE aufgezeigt

Model-based Specification of RESTful SOA on the Basis of Flexible SOM Business Process Models

Die Umwelt von Unternehmen zeichnet sich in der heutigen Zeit durch eine hohe Dynamik und stetig wachsende Komplexität aus. In diesem Umfeld ist die rasche Anpassung der betrieblichen Leistungserstellung eine notwendige Konsequenz, um die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens und dadurch sein Überleben sicherzustellen. Bei der evolutionären Anpassung betrieblicher Systeme ist die Flexibilität betrieblicher Geschäftsprozesse ein zentraler Erfolgsfaktor. In der Vergangenheit führten flexible Geschäftsprozesse jedoch meist zu verringerten Automatisierungsgraden der unterstützenden Anwendungssysteme (AwS), und damit zu Inkonsistenzen im betrieblichen Informationssystem. Die Bereitstellung von Lösungsansätzen für eine zügige Entwicklung von AwS und ihre Ausrichtung auf veränderte fachliche Anforderungen ist Aufgabe der Systementwicklung. Bisherige Konzepte, Hilfsmittel und IT-Architekturen beantworten die Frage nach einer ganzheitlichen und systematischen Gestaltung und Pflege von AwS und deren konsistenten Abstimmung mit flexiblen Geschäftsprozessen jedoch methodisch nicht adäquat. Als Antwort auf diese Frage wird in der vorliegenden Arbeit die SOM-R-Methodik konstruiert, einer modellbasierten Entwicklungsmethodik auf Basis des Semantischen Objektmodells (SOM) für die ganzheitliche Entwicklung und Weiterentwicklung von RESTful SOA auf Basis flexibler SOM-Geschäftsprozessmodelle. Mit der RESTful SOA wird durch die Gestaltung service-orientierter Architekturen (SOA) nach dem Architekturstil REST eine Zielarchitektur für flexibel anpassbare AwS entworfen. Ein wesentlicher Beitrag dieser Arbeit besteht in der methodisch durchgängigen Zusammenführung der fachlichen Geschäftsprozessebene mit den softwaretechnischen Ebenen der RESTful SOA. Durch die Definition eines gemeinsamen Begriffssystems und einheitlichen Architekturrahmens wird eine modellbasierte Abbildung von Konzepten des SOM-Geschäftsprozessmodells in die Spezifikationen von Ressourcen sowie weiteren Bausteinen des AwS realisiert. Die Modellierung von Struktur und Verhalten der Geschäftsprozesse mit SOM ist dafür eine wichtige Voraussetzung. Der zweite zentrale Beitrag dieser Arbeit ist ein modellbasierter Lösungsansatz zur Unterstützung der Pflege von betrieblichen Informationssystemen. Die SOM-R-Methodik wird hierzu um ein Vorgehensmodell sowie Ansätze zur Analyse der Auswirkungen von Strukturänderungen und der Ermittlung von Assistenzinformationen für die Weiterentwicklung von AwS erweitert. Die werkzeuggestützte Bereitstellung dieser Informationen leitet den Systementwickler bei der zielgerichteten Anpassung von RESTful SOA, bzw. der dazu korrespondierenden Modellsysteme, an die Änderungen flexibler SOM-Geschäftsprozessmodelle an. Die praktische Anwendung der SOM-R-Methodik wird im Rahmen einer Fallstudie demonstriert und erläutert.Strong dynamics and a continuous increase of complexity characterize a company’s environment at present times. In such an environment, the rapid adaptation of the production and delivery of goods and services is a necessary consequence to ensure the survival of a company. A key success factor for the evolutionary adaptation of a business system is the flexibility of its business processes. In the past, flexible business processes generally lead to a reduced level of automation in the supported application system, and consequently to inconsistencies in the business information system. The provision of appropriate solutions for the quick development of application systems and their alignment to changing business requirements is a central task of the system development discipline. Current concepts, tools and IT architectures do not give a methodically adequate answer to the question of a holistic and systematic design and maintenance of application systems, and their consistent alignment with flexible business processes. As an answer to this question, the SOM-R methodology, a model-based development method based on the Semantic Object Model (SOM) for the holistic development and maintenance of RESTful SOA on the basis of flexible SOM business process models, is designed in this work. Through applying the architectural style REST to service oriented architectures (SOA), the RESTful SOA is designed as the target software architecture of flexible adaptable application systems. The first main contribution of this research is a methodically consistent way for bridging the gap between the business process layer and the software technical layers of the RESTful SOA. Defining a common conceptual and architectural framework realizes the mapping of the concepts of SOM business process models to the model-based specification of resources and other modules of the application system. Modeling the structure and behavior of business processes with SOM is an important prerequisite for that. The second main contribution of this work is a model-based approach to supporting the maintenance of business information systems. Therefore, various approaches for analyzing the effect of structural changes and deriving assistance information to support the application system maintenance extend the SOM-R methodology. The tool-supported provision of this information guides the system developer in adapting a RESTful SOA, or rather the corresponding modeling system, to the structural changes of flexible SOM business process models. A case study demonstrates and explains the practical application of the SOM-R methodology

Entwicklung von prozessorientierten Informationssystemen für die industrielle Dienstleistungsbeschaffung

In der industriellen Dienstleistungsbeschaffung mangelt es an adäquaten domänenspezifischen Lösungsansätzen für die präzise Modellierung, qualitative und quantitative Analyse und Implementierung elektronischer Geschäftsprozesse in prozessorientierte Informationssysteme. In der vorliegenden Arbeit werden neue Lösungsansätze auf Basis von Methoden, Modellen und E-Business-Lösungen erarbeitet, um die Entwicklung und Gestaltung prozessorientierter Informationssysteme zu verbessern

SimMarket: Simulation des Abverkaufsverhaltens von Artikeln des Einzelhandels mit orobalbilistischen Agenten

Diese Arbeit ist in den Bereichen Business Intelligence, multiagentenbasierte Simulation und probabilistische Netzwerke angesiedelt. Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Entscheidungsunterstützungssystems für das Sortimentsmanagement im Einzelhandel, um Optimierung von Preisen, Promotionen und der Sortimentszusammensetzung zu ermöglichen. Es wird gezeigt, wie man mit probabilistischen Agenten das Abverkaufsverhalten von Artikeln im Einzelhandel ex ante simulieren kann. Dazu wurde ein probabilistisches holonisches Multiagentensystem (PH-MAS) entwickelt, bei dem die Wissensbasen der Agenten mittels Data-Mining-Verfahren aus den Realdaten der Händler extrahiert werden. Die gewonnenen Abverkaufsmuster werden in so genannten Verhaltensnetzen kodiert, die eine Simulation der repräsentierten Artikel verwendet werden. Es wird gezeigt, wie der Kern der Verhaltensnetze durch erweiterte Bayes';sche Netze realisiert werden kann. So werden neuen Evidenzarten Soft- und Extrapolationsevidenz eingeführt und in das Simulationssystem integriert. Für die Modellierung und Simulation von globalen Abhängigkeiten zwischen Artikelagenten wird ein Verschmelzungsalgorithmus vorgestellt, der die probabilistischen Verhaltensnetze der Agenten in holonische Metanetze fusioniert. Des Weiteren wird eine mehrdimensionale Simulationssprache (MSL) für beliebige Verhaltensnetze und andere mehrdimensionale Wissensrepräsentationsformen vorgestellt. Schließlich wird eine selbst optimierende Simulationsroutine präsentiert, die beliebige zu simulierende Szenarien Abfolgen von Netzkonfigurationen konvertiert und damit effiziente Simulationen auf der Basis von Verhaltensnetzen ermöglicht. Die entwickelten Technologien wurden vollständig in Agenten des PH-MAS integriert und mit Hilfe des neu entwickelten verteilten Agentenframeworks MASg auf der Basis der .NET-Technologie realisiert. Es wird beschrieben, wie dieses generische Multiagentensystem sukzessiv zu einem umfangreichen Simulationssystem für die Prognose von Artikelabverkaufsverhalten ausgebaut wurde.This work is part of the areas Business Intelligence, multiagent-based simulation and probabilistic networks. The goal of this work is the development of a decision support system for category management in the retail domain for optimizing pricing, promotions and sales mix. I will show how to simulate ex ante the sales behaviour of products with probabilistic agents. The basis of the system is a new developed probabilistic holonic multi-agent system (PH-MAS), where the knowledge bases of the agents are extracted by data mining retailers'; real data. The patterns of sale will be encoded into so-called behaviour networks, which will be used for simulating the represented items. We will see how the core of the behaviour networks is realised with extended Bayesian networks. New kinds of evidences — soft and extrapolation evidences — are introduced and concretised. For modelling and simulating global dependencies between item agents a merging algorithm is presented for fusing the probabilistic behaviour networks of the agents into holonic meta networks. Additionally, I will present a concept of a multi-dimensional simulation language (MSL) for arbitrary behaviour networks and other multi-dimensional knowledge representation formalisms. Finally, a self-optimising simulation routine is presented, which converts arbitrary simulation scenarios into a sequence of network configurations for efficient simulation based on behaviour networks. All developed technologies of this work are integrated into the agents of the PH-MAS, which is realised by using the new developed distributed agent framework MASg and the .NET technology. I will show how this generic multi-agent system is successively expanded to a massive simulation system to forecast the sales behaviour of products

Rule based replication strategy for heterogeneous, autonomous information systems

Bei der regelbasierten Replikationsstrategie RegRess erfolgt die Koordination der Schreib- und Lesezugriffe auf die Replikate mittels Replikationsregeln. Diese Regeln werden in der eigens entwickelten Regelsprache RRML formuliert, wobei fachliche und technische Anforderungen berücksichtigt werden können. Vor jedem Zugriff auf die Replikate wird eine Inferenz dieser Regeln durchgeführt, um die betroffenen Replikate zu bestimmen. Dadurch wird unterschiedlichstes Konsistenzverhalten von RegRess realisiert, insbesondere werden temporäre Inkonsistenzen toleriert. Eine Regelmenge mit für einen Anwendungsfall spezifizierten Regeln bildet die Konfiguration von RegRess. Weil in den Regeln Systemzustände berücksichtigt werden können, kann zur Laufzeit das Verhalten angepasst werden. Somit handelt es sich bei RegRess um eine konfigurierbare, adaptive Replikationsstrategie. Zur Realisierung von RegRess dient der Replikationsmanager KARMA, der einen Regelinterpreter für die RRML beinhaltet.At the rule based replication strategy RegRess the coordination of the write and read accesses is carried out on the replicas by means of replication rules. These rules are formulated in the specifically developed rule language RRML, in which functional and technical requirements can be taken into account. An inference of these rules is carried out in front of every access to the replicas to determine the replicas concerned. The most different consistency behaviour is realized by recourse through this, temporary inconsistencies particularly are tolerated. An amount of rule with rules specified for an application case forms the configuration of RegRess. Because in the rules system states can be taken into account, the behaviour can be adapted to the running time. Therefore RegRess is a configurable, adaptive replication strategy. The replication manager KARMA who contains a rule interpreter for the RRML serves for the realization of RegRess

Modellierung und Simulation von IT-Dienstleistungsprozessen

Eine der Ursachen für die ungenaue Bestimmung von Service-Levels in IT-Dienstleistungsvereinbarungen liegt in der informellen Repräsentation von IT-Dienstleistungsprozessen. In der Arbeit wird eine integrierte Methode entwickelt, mit der Dienstanbieter verschiedene Qualitätsmerkmale von IT-Dienstleistungen und die zu ihrer Erbringung benötigten IT-Dienstleistungsprozesse modellieren und simulieren können

Modellierung und Simulation von IT-Dienstleistungsprozessen

Eine der Ursachen für die ungenaue Bestimmung von Service-Levels in IT-Dienstleistungsvereinbarungen liegt in der informellen Repräsentation von IT-Dienstleistungsprozessen. In der Arbeit wird eine integrierte Methode entwickelt, mit der Dienstanbieter verschiedene Qualitätsmerkmale von IT-Dienstleistungen und die zu ihrer Erbringung benötigten IT-Dienstleistungsprozesse modellieren und simulieren können

Konzepte, Architektur und Implementierung adaptiver Prozessmanagementsysteme

Prozessmanagementsysteme (PrMS) besitzen erhebliches Potential: Betriebliche Abläufe werden in Form von Prozessmodellen explizit repräsentiert und durch eine mächtige Laufzeitumgebung ausgeführt. Die aktive Steuerung und Überwachung macht die Abläufe transparent und jederzeit nachvollziehbar. Wissenschaftlich fundierte Konzepte, wie Korrektheitskriterien für Prozesse und deren Anwendung zur Modellier- und Ausführungszeit, vereinfachen die Umsetzung der Abläufe, erhöhen die Robustheit und verringern den Testaufwand im Vergleich zu herkömmlicher Softwareentwicklung. Trotz dieses Potentials werden PrMS im Vergleich zu Datenbankmanagementsystemen (DMBS) bisher jedoch kaum genutzt. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass wenig fundierte Systemarchitekturen die Praxistauglichkeit von PrMS stark einschränken. Dennoch ist die Architektur von PrMS im Gegensatz zu DBMS bisher kaum Forschungsgegenstand. Obwohl es für PrMS zu DBMS vergleichbare wissenschaftliche Konzepte gibt, etwa Prozessmetamodelle mit klar definierter Ausführungssemantik, fehlen Untersuchungen der technischen Umsetzung, realitätsnahe Implementierungen der Konzepte sowie Diskussionen zu deren Integration in reale Systemarchitekturen. Die vorliegende Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag, diese Lücke zwischen wissenschaftlichen Konzepten und umfassender Implementierung zu schließen. Aufbauend auf funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen werden innovative technische Konzepte für die Implementierung eines PrMS entwickelt, im Detail untersucht und evaluiert. Dabei werden insbesondere auch Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Anforderungen und technischen Konzepten berücksichtigt. Eine im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Systemarchitektur eines adaptiven PrMS integriert die technischen Konzepte. Eine umfassende Machbarkeitsimplementierung validiert die Architektur und die entwickelten Konzepte im praktischen Einsatz