Transcript 9. Planung von Produktionssystemen

Vorlesung
Grundlagen der computergestützten
Produktion und Logistik
W1332
Fakultät für Wirtschaftswissenschaften
W. Dangelmaier
Grundlagen der computergestützten Produktion und Logistik Inhalt
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Einführung: Worum geht es hier?
System
Modell
Modellierung von Gegenständen
Strukturmodelle (Gebildestruktur)
Verhaltensmodelle (Prozessstruktur)
Produktion
Digitale Fabrik
Planung von Produktionssystemen
Wirtschaftlichkeitsrechnung
Prüfungen
9. Planung von Produktionssystemen
Funktionale Struktur von Systementwicklungsaufgaben
Problemanalyse
(Systemziele)
Situationsanalyse
Zielformulierung
(Entwurfsziele)
Synthese von
Systemlösungen
Analyse von
Systemlösungen
Bewertung von
Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
Problemanalyse
Wir zerlegen ein abgegrenztes System in Subsysteme und Teilsysteme – wir
schaffen ein System, wir systematisieren.
Problemanalyse
(Systemziele)
Situationsanalyse
Zielformulierung
(Entwurfsziele)
Synthese von
Systemlösungen
Analyse von
Systemlösungen
Bewertung von
Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
Problemanalyse
Die Problemanalyse ist die (gedankliche) Zerlegung einer
Systemplanungsaufgabe in deren Elemente. Die Problemanalyse arbeitet dabei
mit den Begriffsmerkmalen Verrichtung, Gegenstand, Sach- oder Arbeitsmittel,
Zeit und Arbeitsraum. Orientiert sich die Problemanalyse vor allem am
Gegenstand der Systemplanungsaufgabe, umfasst dies auch die Eigenschaften
der einzelnen Untersysteme und Elemente sowie die Funktionsstruktur des
Systems selbst. Versteht man Verhalten als die Änderung von Attributen, so ist
auch die Gliederung nach einzelnen Aspekten bzw. die verhaltensorientierte Sicht
in diese Merkmale ein – und dem Gegenstand zuzuordnen.
9. Planung von Produktionssystemen
Problemanalyse
Beispiel 1:
Die Fahrradkette ist vom Fahrrad
gesprungen. Der Besitzer des Rennrads
hat diese Kette schon für 1200 km
eingesetzt.
Beispiel 2:
Hörsäle der Universität Paderborn sind
überfüllt.
9. Planung von Produktionssystemen
Situationsanalyse
Problemanalyse
(Systemziele)
Situationsanalyse
Zielformulierung
(Entwurfsziele)
Synthese von
Systemlösungen
Analyse von
Systemlösungen
Bewertung von
Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
Situationsanalyse
In der Situationsanalyse hat sich das Systemteam mit dem Problem vertraut zu
machen. Die Situation des Umsystems, in welches das System eingebettet werden
soll, sowie die Diskurswelt werden in dieser Phase analysiert. In dieser Phase muss
ein Überblick über die verschiedenen Lösungsmöglichkeiten gewonnen werden; dies
ist die Grundlage für die Festlegung realistischer Zielsetzungen. In der
Situationsanalyse werden die Systemgrenzen zur Gewinnung zweckmäßiger
Systemgrenzen bewusst ausgedehnt, um darauf wieder auf ein vernünftiges Maß
reduziert zu werden. Ergebnis der Situationsanalyse ist ein Katalog von Problemen und
Möglichkeiten.
Lösungsmöglichkeiten
Feld, das
neues System
abdecken soll
Ausdehnen
und
Abspecken
Ausdehnen
und
Abspecken
Ergebnis:
 Katalog von Problemen und Möglichkeiten
 Beschreibung der Situation, vor die sich das Systemplanungsteam gestellt sieht.
9. Planung von Produktionssystemen
Situationsanalyse
Beispiel 1:
Die Fahrradkette war nicht genügend
gespannt.
Beispiel 2:
Die Universität Paderborn hat jedes Jahr
mehr Studienanfänger als es die
Platzkapazität zulässt.
9. Planung von Produktionssystemen
Zielformulierung
Problemanalyse
(Systemziele)
Situationsanalyse
Zielformulierung
(Entwurfsziele)
Synthese von
Systemlösungen
Analyse von
Systemlösungen
Bewertung von
Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
Zielformulierung
Aus der Problemstellung einerseits und den Ergebnissen der Situationsanalyse
(Katalog von Problemen und Möglichkeiten) andererseits müssen die für die
folgenden Aktivitäten erforderlichen Zielsetzungen erarbeitet werden. Das
Zielsystem in Form eines Kriterienplans stellt dabei eine Reihe von Teilaspekten
dar, die zur Beurteilung und Bewertung der späteren Systementwürfe dienen. Die
für die Systemplanung geltenden Zielsetzungen sind zudem vom Auftraggeber zu
genehmigen, um Fehlentwicklungen zu vermeiden. Sowohl seitens des
Auftraggebers, als auch seitens des Systemteams können Zielsetzungen und
Kriterien im Laufe der Systementwicklung ergänzt, modifiziert, konkretisiert und u.
U. auch für gegenstandslos erklärt werden. Änderungen dürfen jedoch nicht
einseitig und ohne die Information der übrigen Beteiligten erfolgen.
Ergebnis:
 Kriterienplan  Reihe von Teilaspekten zur Beurteilung und Bewertung der
Systementwürfe
9. Planung von Produktionssystemen
Formale Anforderungen an ein Zielsystem (I)
Terminaussage
 Die Ziele sollen bis zu einem bestimmten Zeitpunkt realisiert werden oder
 Die Ziele sollen während eines Zeitraumes ständig erreicht werden oder
 Die Ziele sollen auf einem bestimmten Realisierungsniveau gehalten werden
Präzision der Formulierung
 Zielaussagen müssen präzise und eindeutig formuliert sein
Quantifizierung
 Die einzelnen Zielelemente des Zielsystems müssen quantifizierbar sein, wenn
sie als eindeutige Richtlinien gelten sollen
Elastizität
 Veränderungen in der Motivationsstruktur und Veränderungen der Daten der
umgebenden Situation muss Rechnung getragen werden
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Formale Anforderungen an ein Zielsystem (II)
Kompatibilität
 Wenn sich die einzelnen Ziele nicht widersprechen
 Bei Fällen, bei denen Ziele ohne Beeinträchtigung des anderen sich nicht
erfüllen lassen, muss abgewogen werden bis zu welchem Grad man beide
Ziele erreichen kann
 Inkompatibilität durch geeignete Formulierung ausschalten
Operationalität
 Es muss überprüft werden können, bis zu welchem Grad ein Ziel erreicht
wurde
Lösungsunabhängigkeit
 Ziele dürfen nicht von einzelnen Lösungsmöglichkeiten abhängig sein
Anforderungen der Systemumwelt
 Ziele müssen Ziele der Systemumwelt sein
9. Planung von Produktionssystemen
Zielgewichtung
 Anstatt die Zielkriterien alle einzeln zu gewichten, können sie indirekt über die
relativen Gewichte der zugehörigen Oberziele schrittweise bestimmt werden
 Gewichte hinsichtlich Oberziel = Knotengewichte
 Gewichte hinsichtlich einer Stufe, also aller Zielinhalte = Stufengewichte
z1
Oberziel zu
z111, z112
z111 35
14%
z11
40
40%
33 Oberziel zu
z11, z12, z13
100%
z12
20 Knotengewicht
20%
Stufengewicht
z112 65 Unterziel zu
z11
26%
Die Zuordnung von Zielen
z11
40 Unterziel zu
z
40% 1
9. Planung von Produktionssystemen
Zielbereich:
 Gebiete, auf die sich die Aufmerksamkeit bei der Zielsuche richtet.
Zieldimension:
 Zielsuche ausgehend von Zielbereichen.
 Ziele durch Zielrichtung gekennzeichnet. Dazu Zielinhalt bzw. Zielbereich
(Kosten), Zielquantum (Kostensenkung oder Kosten = 100.000 €) und eventuell
zeitlicher Bezugswert zu definieren (pro Jahr).
Randbedingung:
 Randbedingungen: Angaben innerhalb des Zielbereiches, auf deren Einhaltung
streng zu achten ist(z. B. gesetzliche Vorschriften, technische
Mindestanforderungen, Kostengrenzen).
9. Planung von Produktionssystemen
Zielformulierung
Beispiel 1:
Die Kette soll für eine lange Zeit einsetzbar sein.
Beispiel 2:
Die Universität Paderborn soll eine Lösung finden, die sowohl die Studenten als auch
die Regierung zufriedenstellt.
9. Planung von Produktionssystemen
Synthese von Lösungen
Problemanalyse
(Systemziele)
Situationsanalyse
Zielformulierung
(Entwurfsziele)
Synthese von
Systemlösungen
Analyse von
Systemlösungen
Bewertung von
Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
Synthese von Lösungen
In dieser Phase geht es darum, das System konstruktiv zu gestalten. Ein
wesentliches Merkmal der Synthese besteht darin, dass versucht wird, einen
möglichst umfassenden Überblick von – auf der betrachteten Systemstufe –
denkbaren Lösungsmöglichkeiten zu schaffen. Wichtig ist, dass hier eine
Detaillierungsstufe erreicht wird, auf der Lösungen aus bekannten Sachverhalten
und Beziehungen zusammengesetzt und anschließend bewertet werden können.
9. Planung von Produktionssystemen
Synthese von Lösungen
Beispiel 1:
• Kette richtig spannen und anschließend Öl eintröpfeln (Kosten: 5€)
• Neue Kette anschaffen (Kosten: 50€)
9. Planung von Produktionssystemen
Synthese von Lösungen
Beispiel 2:
• Neue Hörsäle bauen
• Weniger Studenten aufnehmen (Zulassungsbeschränkung einführen)
9. Planung von Produktionssystemen
Analyse von Lösungen
Problemanalyse
(Systemziele)
Situationsanalyse
Zielformulierung
(Entwurfsziele)
Synthese von
Systemlösungen
Analyse von
Systemlösungen
Bewertung von
Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
Analyse von Lösungen
Die Systemanalyse stellt eine kritische Untersuchung der Systemkonzepte auf
ihre Funktionstüchtigkeit sowohl im Rahmen des Systems selbst als auch im
weiteren Rahmen der Umwelt an. Systemsynthese und -analyse lassen sich
zeitlich nicht voneinander trennen, denn im Moment des Auftauchens einer Idee
setzt auch die kritische Auseinandersetzung damit (= Analyse) ein.
9. Planung von Produktionssystemen
Analyse von Lösungen
Beispiel 1:
Eine Umfrage mit 160 Radsportlern ergibt folgendes Ergebnis in Bezug auf Lebensdauer
der Fahrradketten (bei einer Pflege von mindestens 1 mal pro Woche):
6000
5000
4000
Mindestlebensdauer in km
3000
Max. Lebensdauer in km
2000
1000
0
Mountainbike
Trekkingrad
Rennrad
9. Planung von Produktionssystemen
Analyse von Lösungen
Beispiel 2:
Prognostizierte Anzahl der Studierenden
25000
20000
15000
Anzahl der
Studierenden
10000
5000
Jahr
0
2010
2015
2020
2025
2030
Bei Beibehaltung der aktuellen Zulassungsbedingungen wird sich die Anzahl der
Studierenden an der Universität Paderborn in Zukunft ansteigen.
Bei einer weiteren Steigerung der Studierendenzahl / weiteren Hörsälen wird der
zentrale Energieverteiler zusammenbrechen.
9. Planung von Produktionssystemen
Beispiel 3: Systementwicklung
•
Informationssysteme sind mehr als Hardware und Software:
Aufgaben, Fertigkeiten, Management, Organisationsstrukturen
•
Einführung von neuen Informationssystemen ist eine geplante organisatorische
Umgestaltung
•
Unternehmen müssen einen Informationssystemplan entwickeln
•
Dazu Bestimmung langfristiger sowie kurzfristiger Anforderungen an ein
Informationssystem
– Unternehmensanalyse
– „kritische Erfolgsfaktoren“ (KEF)
9. Planung von Produktionssystemen
Entwicklung von Systemen mithilfe von KEF
Abbildung 14.2
9. Planung von Produktionssystemen
Wie IT Organisationen verändern kann
Quelle: Tabelle 14.2, S.913
9. Planung von Produktionssystemen
Abschnitte des Informationssystemplans
Tabelle 14.1
9. Planung von Produktionssystemen
Abbildung
14.1
9. Planung von Produktionssystemen
Idealtypische Aktivitäten
Quelle: Abbildung 14.5, S.923
Quelle: Tabelle 14.3, S.925
9. Planung von Produktionssystemen
Bewertung von Lösungen
Problemanalyse
(Systemziele)
Situationsanalyse
Zielformulierung Synthese von
(Entwurfsziele) Systemlösungen
Analyse von
Systemlösungen
Bewertung von Entscheidung
Systemlösungen
9. Planung von Produktionssystemen
Bewertung
Zur Bewertung gelangen Systemvarianten, die den zuletzt gültigen Zielsetzungen
entsprechen bzw. bei denen Aussicht darauf besteht, dass sie durch
Modifikationen diesen Zielsetzungen genügen werden. Eine diesbezügliche
Ausscheidung von Varianten wird in der Phase der Systemanalyse vorgenommen.
Die Bewertung erfolgt aufgrund des Zielsystems.
9. Planung von Produktionssystemen
Bewertung von Lösungen
Beispiel 1:
Kette richtig spannen und anschließend Öl eintröpfeln.
•
•
Eine günstige und schnelle Lösung.
Die Kette war nur für 1200 km im Einsatz, d.h. sie kann noch für mindestens 2800
km und höchstens 3800 km eingesetzt werden, wenn sie regelmäßig gepflegt wird.
Neue Kette anschaffen
• Eine neue Fahrradkette ist teuer.
• Eine neue Kette kann zu gleichem Problem führen, wenn sie nicht richtig gespannt
oder regelmäßig gepflegt wird.
9. Planung von Produktionssystemen
Bewertung von Lösungen
Beispiel 2:
Neue Hörsäle bauen
•
•
Bau von zusätzlichen Hörsälen ist teuer. Dies kann aber mit Unterstützung des
Bundeslandes ermöglicht werden.
Löst das Problem endgültig (bzw. für eine längere Zeit).
Weniger Studenten aufnehmen (Zulassungsbeschränkung einführen)
•
Viele Jugendliche bekommen keine Gelegenheit zu studieren.
 Schlecht für die Zukunft
9. Planung von Produktionssystemen
Entscheidung
Problemanalyse
(Systemziele)
Situationsanalyse
Zielformulierung
(Entwurfsziele)
Synthese von
Systemlösungen
Analyse von
Systemlösungen
Bewertung von
Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
Entscheidung
Die letztendliche Lösungsauswahl sollte grundsätzlich durch den Auftraggeber
erfolgen. Ist die Entscheidung über das System bzw. die Lösung getroffen, wird
das weitere Vorgehen geplant.
9. Planung von Produktionssystemen
Entscheidung über Lösungen
Beispiel 1:
Es wird für die Reparatur der Fahrradkette entschieden (Kette spannen und Öl
eintröpfeln), da sie noch mindestens 2800 km halten kann und die Anschaffung einer
neuen Kette sehr teuer ist.
9. Planung von Produktionssystemen
Entscheidung über Lösungen
Beispiel 2:
Es wird für den Bau von zusätzlichen Hörsälen entschieden, da durch ansteigende
Anzahl der Studierenden mehr Geld zur Verfügung steht. Außerdem ist es wichtig
potentiellen Mangel an Akademikern zu vermeiden.
9. Planung von Produktionssystemen
Anstoß zur Vorstudie
= Entscheid über
Fortführung des
Auftrags, Änderung
der Aufgabenstellung
möglich
Vorstudie
Studien abbrechen
Teilstudien
Systembau
Systemeinführung
Systembenutzung
Liquidierung bzw.
Anstoß zur Um- oder
Neugestaltung
Projektmanagement
Hauptstudie
9. Planung von Produktionssystemen
Vorstudie/Konzeptionsphase
 Abgrenzung gegen Umwelt
 Problemstellung überprüfen
 Anforderungen spezifizieren
 Überprüfung und Präzisierung der gewählten Ziele
 Prüfung der vorhandenen Ressourcen und Techniken
 Lösbarkeit und Wirtschaftlichkeit prüfen
Hauptstudie/Entwurfsphase
 Festlegung von Varianten und Lösungsmöglichkeiten
 Optimieren der Funktionstüchtigkeit und der Zielsetzung
 Beurteilung von Wirtschaftlichkeit und Funktionstüchtigkeit
 Prioritäten in der Entwicklung
9. Planung von Produktionssystemen
Detailstudien/Ausarbeitungsphase
 Lösungskonzepte für Unter- und Teilsysteme
 Konkretisierung bis zur Realisierungsreife
Systembau/Realisierung
 Erstellung und Errichtung von Anlagen
 Herstellung von Geräten
 Programmierung
 usw.
Systemeinführung
 Inbetriebnahme
Systembenutzung
9. Planung von Produktionssystemen
Vorgehenszyklus
Lebensphasen
Vorstudie
Hauptstudie
Teilstudien
Systembau
Systemeinführung
Systembenutzung
Situationsanalyse
Zielsetzung
Kriterienplan
Konzeptentwurf
Konzeptanalyse
Bewertung
Entscheidung,
Auswahl
Planen
weiteres
Vorgehen
9. Planung von Produktionssystemen
Haupt- und
Detailstudien
Grad des Wissens
Vorstudie
Systembau
Kennnisse über
System
Zulässige
Unkenntnisse
Zeit
9. Planung von Produktionssystemen
Zeitperiode
Phase
Vorstudie
Hauptstudie
Teilstudien
1
2
3
4
5
Teilkonzept US1
Teilkonzept US2
Teilkonzept
US3
Teilkonzept
US4
Rahmenkonzept
Gesamtkonzept
9. Planung von Produktionssystemen
Definition Methode:
Eine Methode ist die Kombination von Regeln und Operationen zur Steuerung von
Informationsprozessen.
Entwurfsmethode:
 Hilfestellung bei
 Erkennen von Art, Umfang und Komplexität aller Faktoren, die für den
Systementwurf relevant sind.
 Erstellung einer Dokumentationsstruktur zur lückenlosen Fixierung
partiellen Wissens
 zielgerichtetem Suchen nach rational erfassbaren Lösungsmöglichkeiten
 Arbeitsteilung und Teamarbeit
 Fortschritte im Entwurfsprozess durch Entscheidungen, mit denen jeweils
Lösungsmöglichkeiten ausgeschieden werden.
 Bei Nutzung aller Informationen über ein Problem/System: Reihenfolge von
Entscheidungen maßgeblich beeinflussend auf Struktur des resultierenden
Systementwurfes.
9. Planung von Produktionssystemen
Strategie ist ein umfassender Plan zur Verwirklichung eines Ziels bzw. von
Grundvorstellungen mittels aufeinander einwirkender dynamischer Systeme
 Was ist bei der Systemgestaltung zu tun ?
 Wann ist es zu tun und zwar generell und speziell in einer bestimmten
Situation?
 Wie kann es getan werden?
Lineare Strategien:
 Sequentielle Folgen von Aktionen mit direkter Abhängigkeit.
 Starr und für Pioniersituationen ungeeignet.
9. Planung von Produktionssystemen
Zyklische Strategien:
 Falls zusätzliche Abhängigkeiten notwendig
 Rückkopplungen: Zyklische Strategie.
•
•
Berücksichtigung des Erkenntnisgewinns während der Systemplanung:
Neben der besseren Einsicht in das zu entwerfende System können
Änderungen innerhalb der Umsysteme technologischer, organisatorischer,
ökonomischer oder politischer Natur sein:
Es sind Punkte zu definieren, zu denen Rückkopplungen zu weniger
detaillierten Ebenen sinnvoll sind
9. Planung von Produktionssystemen
Verzweigte Strategien:
 Parallele und alternative Entwurfsarbeiten.
 Durch Einplanung von Alternativen Anpassung der Strategie an Ergebnisse
vorangegangener Arbeitsschritte möglich.
Ergebnisangepasste, jeweils anschließend neu fixierte Strategien
 intelligentestes Vorgehen in Pioniersituation
 Keine Möglichkeit der Zeit- und Kostenvoraussage
 Entspricht menschlicher Eigenschaft, korrekt nur auf einwandfreie Impulse zu
reagieren.
Traditionelle Methode: Scheibchenweise – verbessern
 Weiterentwicklung
 Neuentwicklung Beizeit- oder Geldmangel
 Vorteile bei instrumentell ausgerichteter Lösung
9. Planung von Produktionssystemen
Alternativen der Systementwicklung
•
Traditionelle Systementwicklung
•
Inkrementelle Entwicklung
•
Concurrent Engineering
•
Prototyping
•
Rapid Application Development (RAD)
•
Joint Application Design (JAD)
•
Flexible Modelle der Entwicklung
•
Varianten der agilen Entwicklung
•
Extreme Programming (XP)
9. Planung von Produktionssystemen
Beispiel für traditionelle Systementwicklung: Wasserfall-Modell
Quelle: Abbildung 14.7, S.933
9. Planung von Produktionssystemen
•
Standardanwendungssoftware: Eine Menge vorgefertigter, bereits codierter
Anwendungssoftware zur Lösung bekannter betriebswirtschaftlicher
Fragestellungen, die kommerziell angeboten werden.
•
Viele Anwendungen sind für alle Unternehmen mehr oder weniger gleichartig
•
Für solche Standardprozesse erledigt ein standardisiertes System die
Anforderungen vieler Unternehmen
•
Bei speziellen Anforderungen bieten viele Standardsoftwarepakete die Möglichkeit
einer benutzerdefinierten Anpassung (Customizing)
•
Bei Verwendung von Standardanwendungssoftware beinhaltet die Systemanalyse
auch die Auswahl eines Pakets, häufig über eine Ausschreibung (RFP, Request for
Proposal)
9. Planung von Produktionssystemen
Auswirkung der Anpassung eines Softwarepakets auf die Gesamtimplementierungskosten
Quelle: Abbildung 14.9, S.946
9. Planung von Produktionssystemen
•
Endbenutzerentwicklung: Die Entwicklung von Informationssystemen durch
Endbenutzer mit wenig oder keiner formalen Unterstützung durch
Technikspezialisten.
•
Entwicklung von Informationssystemen unter Verwendung von
Programmiersprachen der vierten Generation, Grafiksprachen und PCSoftwaretools durch Endbenutzer
•
Oft sehr viel schneller als die traditionelle Systementwicklung
9. Planung von Produktionssystemen
Endbenutzerentwicklung im Vergleich zur traditionellen Systementwicklung
Quelle: Abbildung 14.10, S.947
9. Planung von Produktionssystemen
Untergliederung in Untersysteme bzw. Teilsysteme
 Ein System wird nach örtlichen oder funktionalen Gesichtspunkten in seine
Untersysteme gegliedert, deren gegenseitige Beziehung man festhält und jede
Komponente als System betrachtet
 Das Zusammenwirken der Untersysteme muss sichergestellt sein: Um die
Komplexität zu beherrschen, sind Teilsysteme/Eigenschaften isoliert zu
betrachten
9. Planung von Produktionssystemen
9. Planung von Produktionssystemen
9. Planung von Produktionssystemen
Horizontale Vorgehensweise (von-innen-nach-außen/von-außen-nach-innen)
 Bei der Von-außen-nach-innen Vorgehensweise werden zuerst die Fragen nach
den verlangten Leistungen und den Außenbeziehungen eines Systems
beantwortet
 Dann wird untersucht, wie das System und die Komponenten entworfen werden
können
 Bei der Anwendung der Von-innen-nach-außen Taktik werden erst
Komponenten entwickelt und dann ihre Adaption an die Umwelt versucht
9. Planung von Produktionssystemen
Beispiel: Entwurf eines PPS-Systems
Von-innen-nach-außen:
 Zuerst Algorithmen und Ablauf definieren
 Dialogmasken und Datenerfassung definieren ( Gefahr: Daten können nicht
beschafft werden)
Von-außen-nach-innen:
 Dialogmasken und Datenerfassung definieren
 Algorithmen und Ablauf definieren (Algorithmen haben riesige Komplexität
9. Planung von Produktionssystemen
Modelle im Systementwicklungsprozess
• Gestaltung von Informationssystemen im Rahmen des
Systementwicklungsprozesses wird durch Modelle unterstützt
– Fachkonzepte
– DV-Konzepte
– Sichten
• Modelle sind Repräsentationen der Realität
• Sie repräsentieren ihre Originale aber in der Regel immer nur
– für bestimmte (erkennende oder handelnde) Subjekte (die Modellbenutzer)
– innerhalb bestimmter Zeitspannen
– unter Einschränkung auf bestimmte (gedankliche und tatsächliche)
Operationen
• In der Wirtschaftsinformatik dienen Modelle vorwiegend der Beschreibung realer,
soziotechnischer Systeme, ihrer Strukturen und Prozesse
(Schütte, 2001)
9. Planung von Produktionssystemen
Datenmodellierung
•
Beschreibung der Struktur der Datenbasis eines Informationssystems
•
Kernkomponenten sind Datenobjekttypen mit zugehörigen Attributen und
Beziehungen
•
Bekanntes Metamodell zur Datenmodellierung ist das Entity-Relationship-Modell
(ERM) (vgl. Kapitel 4: Datenorganisation und Datenmanagement)
9. Planung von Produktionssystemen
Datenflussansatz
Quelle: Abbildung 14.11, S.956
9. Planung von Produktionssystemen
Objektorientierter Ansatz
• Objektorientierte Entwicklung verwendet Objekt als Grundeinheit für Systemanalyse
und -entwicklung und basiert auf den Konzepten von Klasse und Vererbung
• Kombination von Daten und spezifischen Prozessen, die an diesen Daten
ausgeführt werden
• Hohe Verbreitung der Unified Modeling Language (UML) als Modellierungssprache
Quelle: Abbildung 14.12, S.957
9. Planung von Produktionssystemen
Definition
"Ein Geschäftsprozess ist eine strukturierte, messbare Menge von Aktivitäten, die einen
bestimmten Output für einen Kunden oder Markt produzieren. Es ist ein zeitlicher und örtlicher
Ordnungsrahmen für Arbeitsaufgaben, der einen Anfang, ein Ende und eindeutig identifizierbare
Inputs und Outputs hat.„
Davenport (1993)
Beispiel: Produktion eines Motors, Wareneingang
Beispiel: Geschäftsprozess Produktion
Zeit: 4 Tage
Input
Output
Auto
Produktion
Einzelteile
Hauptprozess
Zeit: 1 Tag
Anfang
Karosseriebau
Zeit: 1 Tag
Lackierung
Zeit: 2 Tage
Endmontage
Ende
Teilprozesse
9. Planung von Produktionssystemen
Geschäftsprozessorientierter Ansatz
• Betonen die Hinwendung von einer primär statischen und strukturorientierten Sicht
eines Informationssystems zu einer dynamischen und verhaltenstheoretischen
Sicht
•
Modellierung umfasst neben Aufgabenebene auch Aufgabenträgerebene
•
Weitverbreiteter geschäftsprozessorientierter Modellierungsansatz ist die
Architektur integrierter Informationssysteme (ARIS)
– Ganzheitliche Betrachtung von Geschäftsprozessen
• Organisationssicht
• Funktionssicht
• Datensicht
• Leistungssicht
• Steuerungssicht (Integration der anderen Sichten)
9. Planung von Produktionssystemen
Architektur integrierter Informationssysteme (Aris)
Quelle: Abbildung 14.16, S.963
9. Planung von Produktionssystemen - ARIS
Halbformale Darstellung der
Ausgangssituation (z.B.
Fehler bei der Auftragsbearbeitung)
Betriebswirtschaftliche
Problemstellung
Fachkonzept
DV-Konzept
Organisation
(Welche
Organisationseinheiten
existieren?)
Implementierung
Daten
Fachkonzept
(Welche
Informationen
sind relevant?)
DV-Konzept
Implementierung
Fachkonzept
DV-Konzept
Implementierung
Fachkonzept
DV-Konzept
Implementierung
Steuerung
Zusammenhang zwischen Daten, Funktion und Organisation
Funktion
(Welche
Funktionen
werden
durchgeführt?)
9. Planung von Produktionssystemen - ARIS
Methoden
Vorgangskettendiagramm
= relevante Bereiche für die
Geschäftsprozessmodellierung
Ausgangssituation
Organigramm
Netztopologie
Organisation
Protokolle: Ethernet, TCP/IP, Token Ring, etc.
EntityRelationshipModell (ERM)
Daten
Relationen
Datenbankbeschreibung
Ereignisgesteuerte
Prozessketten (EPK)
Funktionsbaum
Verteilte Datenbanken
Fenster, Masken
Trigger
Struktogramme
Module
Programmsteuerung
Programme
Steuerung
Funktion
9. Planung von Produktionssystemen - ARIS
Interaktionsmodell
Org 1
Org 3
Org 4
Org 2
Organisation
Org 5
E1
ET 2
ET 1
ET 2
F 11
E2
ET 3
F 12
Daten
Steuerung
F1
Org 2
F 11
F 12
F 111
F 112
Funktion
9. Planung von Produktionssystemen
Ereignisgesteuerte Prozesskette (EPK)
•
Inhalt
– Darstellung der Ablauforganisation (=Prozesse) von Unternehmen als Folge
von Funktionen und Ereignissen
– Darstellung der Verbindungen zwischen den Objekten der Daten-, Funktionsund Organisationssicht
– Für jede Funktion können Start- und Endereignisse angegeben werden
– Ereignisse sind Auslöser und Ergebnis von Funktionen
•
Grundelemente der Prozessmodellierung:
– Ereignisse
– Funktionen
– Verknüpfungsoperatoren: UND, ODER, XOR
9. Planung von Produktionssystemen
Ereignisgesteuerte Prozessketten
• Die ereignisgesteuerte Prozesskette beschreibt einen Geschäftsprozess als
zeitlich-logische Abfolge betriebswirtschaftlicher Aufgaben
• Die zentralen Konstrukte zur Modellierung des Kontrollflusses sind
– Ereignisse (Events)
– Funktionen
– Verknüpfungsoperatoren (Konnektoren)
– Kontrollflusskanten
• Ereignisgesteuerte Prozessketten (ePK) sind semiformale grafische Darstellungen,
die hauptsächlich dazu benutzt werden, um Geschäftsprozesse bzw. deren Modelle
(Schemata) darzustellen
• ePKs stellen eine gebräuchliche, allgemein bekannte und werkzeuggestützte
Methode der Geschäftsprozessmodellierung dar und werden darüber hinaus für
das Geschäftsprozessmanagement eingesetzt
9. Planung von Produktionssystemen
Basiselemente einer EPK
Bezeichnung
Symbol
Definition
Ereignis
Ein Ereignis beschreibt das Eingetretensein eines Zustands, der eine
Folge von Funktionen auslosen kann (z.B. „Auftrag eingegangen“)
Funktion
Eine Funktion (Aktivität) ist die Transformation eines Input- in eine
Outputgröße und hat einen Bezug zu den Sachzielen der
Unternehmung (z.B. „Auftrag erfassen“)
Verfeinerung
Eine Funktion kann durch eine weitere EPK detailliert werden. Dies
wird durch ein zusätzliches Symbol neben der Funktion angezeigt.
Prozessschnittstelle
Die Prozessschnittstelle verweist auf einen vorhergehenden oder
nachfolgenden Prozess. Ergänzend können die Objekte angegeben
werden, die von einem Prozess an einen anderen Prozess übertragen
werden.
Konnektoren
Die Konnektoren beschreiben unterschiedliche Formen der
Prozessverzweigung. Es ist hierbei zwischen dem UND, dem
INKLUSIVEN ODER und dem EXKLUSIVEN ODER zu unterscheiden
Kontrollfluss
x
Der Kontrollfluss gibt den zeitlich-sachlogischen Ablauf von
Ereignissen und Funktionen wieder, d.h. er verdeutlicht, in welcher
Reihenfolge die Funktionen ausgeführt werden.
9. Planung von Produktionssystemen
Ereignis
• Ein Ereignis beschreibt einen eingetretenen betriebswirtschaftlich relevanten
Zustand eines Informationsobjektes, der den weiteren Ablauf eines
Geschäftsprozesses steuert oder beeinflusst.
•
grafische Darstellung:
Kundenanfrage
geprüft
Informationsobjekt
Zustandsveränderung
9. Planung von Produktionssystemen
Funktion
• Eine Funktion ist eine fachliche Aufgabe bzw. Tätigkeit an einem (Informations-)
Objekt zur Unterstützung eines oder mehrerer Unternehmensziele
• Die Funktion ist Träger von Zeiten und Kosten.
•
grafische Darstellung:
Kundenanfrage
prüfen
Informationsobjekt
Verrichtung
9. Planung von Produktionssystemen
Verfeinerung
Auftrag
angenommen
Auftrag
prüfen
Auftrag
bearbeiten
Auftrag
geprüft
Auftrag
bearbeitet
Auftrag
disponieren
9. Planung von Produktionssystemen
Prozessschnittstelle
Auftrag
angenommen
Auftragsbearbeitung
Prozessschnittstelle
Auftragsannahme
Auftrag
annehmen
Auftrag
angenommen
Auftrag
prüfen
Auftrag
geprüft
Auftragsbearbeitung
Auftragsannahme
Auftrag
eingetroffen
9. Planung von Produktionssystemen
UND-Split: Parallelität wird durch UND-Verknüpfung modelliert
•
Ein Ereignistyp ist Auslöser mehrerer Funktionstypen
Antrag
genehmigt
Kundenkartei
aktualisieren
Kunde
informieren
Nach einem Funktionstyp treten mehrere Ereignistypen auf
Antragsdaten
erfassen
Kundendaten
verfügbar
Kundennummer
vergeben
Tarif
bekannt
Prämie
berechnen
9. Planung von Produktionssystemen
UND-Join: Parallele Zweige können wieder zusammengeführt werden
Mehrere Ereignistypen lösen gemeinsam einen Funktionstypen aus
•
Kundennummer
vergeben
Kundennummer
bekannt
Prämie
berechnen
Prämie
berechnet
Versicherungsschein
ausfüllen
Ein Ereignistyp tritt nach mehreren Funktionstypen ein
Kundennummer
vergeben
Prämie
berechnen
Vertragsdaten
bekannt
Versicherungsschein
ausfüllen
9. Planung von Produktionssystemen
ODER-Split: Verzweigungen werden durch ODER bzw. XOR modelliert
• XOR: Genau ein Nachfolgepfad
Antrag
genehmigen
Antrag
genehmigt
XOR
Antrag
abgelehnt
ODER: Mehrere Nachfolgepfade möglich
Antragsdaten
erfassen
Krankenversicherung
Pflegeversicherung
9. Planung von Produktionssystemen
ODER-Join: Verzweigungen können ebenfalls wieder zusammenlaufen
• XOR: Genau ein Pfad wurde durchlaufen
Vertrag
geschickt
Ablehnung
geschickt
XOR
Kopie
ablegen
ODER: Mehrere Pfade konnten durchlaufen werden
Belegdaten
erfasst
Beleg
kopiert
Beleg
verschicken
9. Planung von Produktionssystemen
Der Prozess Urlaubsantrag als EPK
XOR
Wunsch nach
Urlaub
Urlaubsantrag
ausfüllen
Antrag
ausgefüllt
Antrag
abgelehnt
Antrag
genehmigt
Mitarbeiter
informieren
kein
Urlaub
Mitarbeiter
informieren
Urlaubskartei
aktualisieren
Antrag
genehmigen
Urlaub
genehmigt
9. Planung von Produktionssystemen
Regeln zu Prozessmodellierung: Splits
UND
ODER
XOR
XOR
UND
XOR
Kein ODER bzw. XOR nach einem einzelnen Ereignis!!
9. Planung von Produktionssystemen
Warum sind diese Verknüpfungen verboten?
Beispiel:
XOR
Beispiel:
Kunde per Brief
informieren
Antrag
genehmigt
Antrag
genehmigt
Kunde telefonisch
informieren
Kunde per Brief
informieren
XOR
Kunde telefonisch
informieren
9. Planung von Produktionssystemen
Regeln und Konventionen zur Erstellung ereignisgesteuerter Prozessketten
Zu den verschiedenen Verbindungen zwischen Objekten sowie den allgemeinen
Notationen einer ePK gehören einige Regeln und Konventionen:
– Regel 1: Ein ePK-Modell muss mit einem Ereignis, dem sogenannten
Startevent, beginnen
– Regel 2: Ein ePK-Modell muss mit einem Ereignis, dem sogenannten
Endevent, enden
– Regel 3: Funktionen und Ereignisse müssen abwechselnd vorkommen
– Regel 4: Bezüglich jeder Verbindung zwischen Ereignissen und Funktionen
gilt, dass jedes Event und jede Funktion nicht mehr als einen Input- und einen
Output-Konnektor haben dürfen
9. Planung von Produktionssystemen
Beispiel: Ereignisgesteuerte Prozessketten
EPK: Wareneingangsbearbeitung
EPK: Fertigungsdurchführung
Wareneingangs
-bearbeitung
Ware ist
eigentroffen
Bestellung
Lieferschein
prüfe Ware
Wareneingangstelle
Fertigungstermin ist
eingetreten
Ware ist
freigegeben
Prüfergebnis
V
XOR
durchführen
Fertigung
Ware ist
freigegeben
Ware ist
gesperrt
Fertigung
Ware wurde
abgelehnt
V
Fertigungsdurchführung
Qualitätsprüfung
Material ist
eingelagert
Fertigungsauftrag ist
abgeschlossen
9. Planung von Produktionssystemen
Erweiterte EPK (eEPK)
Beispiel
Kundenauftrag
eingetroffen
Kundenauftrag
Kundenauftrag
erfassen
Vertrieb
Kundenauftrag
erfasst
Auftragsdaten
Produktdaten
Kundenauftrag
KA techn.
nicht machbar
Kundenangebot
techn. prüfen
Technischer
Vertrieb
KA techn.
machbar
9. Planung von Produktionssystemen
EPK - Abschließende Bemerkungen
•
•
•
•
EPK sind eine weit-verbreitete Modellierungsmethode für Geschäftsprozesse
EPK werden eingesetzt u.a. von
– SAP AG zur Modellierung von SAP Businsess Workflow
– IDS Scheer AG als Basis der ARIS eBusiness Suite
EPK sind nicht automatisierbar
– Ereignisse sind nur verbal beschrieben
– Können für Verzweigungen nicht interpretiert werden
– nicht geeignet für Workflow-Modellierung / Ablaufsteuerung
EPK sind nur eingeschränkt geeignet für Simulation
– Probleme mit der Semantik der ODER-Verknüpfungen
• wie werden Entscheidungen getroffen
• wann werden Entscheidungen getroffen
 Fehlende semantische Fundierung
 EPK nur für Modellierung auf Fachebene
9. Planung von Produktionssystemen
Frage 1: Ereignisgesteuerte Prozessketten (EPK)
Gegeben sind die folgenden Ausschnitte aus unterschiedlichen EPK:
a)
b)
d)
c)
9. Planung von Produktionssystemen
Richtig
EPK a) und c) sind syntaktisch korrekt.
EPK b) ist syntaktisch korrekt.
Ersetzt man im EPK c) den ODER-Operator durch einen XOR-Operator,
ist EPK c) sinnvoll.
EPK d) ist sinnvoll.
EPK b) ist falsch, da auf ein Ereignis niemals zwei Funktionen folgen
dürfen.
Falsch
9. Planung von Produktionssystemen
Frage 2: Ereignisgesteuerte Prozessketten (EPK)
Nachdem sich das Finanzamt angekündigt hat, informiert der Firmenchef eines mittelständischen
Unternehmens seinen Buchhalter und seine Sekretärin. Die Sekretärin kümmert sich darum, dass
ein Besprechungsraum frei geräumt wird, in dem die Beamten des Finanzamtes arbeiten können.
Parallel dazu holt sich der Buchhalter bei dem Steuerberater des Unternehmens Rat. Nach der
Beratung durch den Steuerberater stellt der Buchhalter schon einmal mögliche, benötigte
Unterlagen zusammen. Beide Tätigkeiten sollten vor der Prüfung abgeschlossen sein. Gehen Sie
davon aus, dass diese Beschreibung korrekt in eine EPK übersetzt wurde.
Richtig
In dieser EPK wird mindestens ein UND-Operator verwendet.
In dieser EPK wird mindestens ein ODER-Operator verwendet.
In dieser EPK werden mindestens ein UND- und mindestens ein ODER-Operator
verwendet.
In dieser EPK kommen nur die Organisationseinheiten „Firmenchef“ und
„Sekretärin“ vor.
In dieser EPK gibt es zwei Startereignisse.
Falsch
9. Planung von Produktionssystemen
Frage 3: Ereignisgesteuerte Prozessketten (EPK)
Ein Kunde spricht in einem Fahrrad-Fachgeschäft einen Verkäufer an und bittet ihn um ein
Beratungsgespräch. Der Verkäufer fragt den Kunden, ob er Interesse an einem Mountainbike,
an einem Rennrad oder an einem Treckingrad hat. Nachdem der Kunde sich entschieden hat,
ermittelt der Verkäufer für Mountainbikes und Treckingräder die benötigte Rahmengröße für den
Kunden, bei Rennrädern wird in dem Fachgeschäft nur eine einzige Rahmengröße angeboten.
Im nächsten Schritt erkundigt sich der Verkäufer nach der Preisvorstellung des Kunden. Danach
zeigt er dem Kunden drei unterschiedliche Modelle (drei verschiedene Mountainbikes, drei
verschiede Rennräder oder drei verschiedene Treckingräder), die alle jeweils den Ansprüchen
des Kunden entsprechen. Anschließend entscheidet sich der Kunde für eines dieser Modelle,
möchte mehr Modelle sehen da er noch unentschlossen ist, oder beendet das
Verkaufsgespräch.
9. Planung von Produktionssystemen
Richtig
Modelliert man den beschriebenen Prozess als EPK, so enthält diese mindestens
einen XOR-Operator.
Modelliert man den beschriebenen Prozess als EPK, so enthält diese mindestens
einen UND-Operator.
Modelliert man den beschriebenen Prozess als EPK so enthält diese neben der
Organisationseinheit „Verkäufer“ keine weitere Organisationseinheit.
Modelliert man den beschriebenen Prozess als EPK, so enthält diese genau ein
Startereignis.
Eine EPK muss immer mit einer Funktion beginnen und aufhören.
Falsch
9. Planung von Produktionssystemen
Frage 4: Alternativen der Systementwicklung
Sie haben verschiedene Alternativen der Systementwicklung kennengelernt.
a. Erläutern Sie kurz das Wasserfall-Modell (Traditionelle Systementwicklung).
b. Für welche Art von Projekten der Systementwicklung wird das Wasserfall-Modell häufig
eingesetzt?
c. Welche Vor-und Nachteile birgt das Vorgehen bei der Systementwicklung nach dem
Wasserfall-Modell?
9. Planung von Produktionssystemen
Frage 5: Systementwicklung
Richtig
Geschäftsprozesse sollten insbesondere für nicht regelmäßig auftretende
Aktivitäten definiert werden. Dies hilft den beteiligten Mitarbeitern dabei auch im
Rahmen dieser Aktivitäten stets die richtigen Schritte auszuführen.
Die Unterstützung von Geschäftsprozessen durch IT kann zu erheblichen
Verbesserungen bei der Prozessdurchlaufzeit führen. Aus diesem Grund sollten
Unternehmen ihre IT stets möglichst genau an die bestehenden Prozesse
anpassen.
Geschäftsprozessmanagement
beinhaltet
Workflow-Management,
Geschäftsprozessmodellierung,
Qualitätsmanagement
und
Änderungsmanagement, Werkzeuge für die standardisierte Neueinrichtung der
Geschäftsprozesse und die Überwachung und Analyse von Prozessen.
Informationssysteme setzen sich vor allem aus Hardware und Software zusammen.
Idealtypisch werden während der Systementwicklung nach dem Wasserfallmodell
die folgenden Phasen durchlaufen: Systemanalyse, Systementwurf,
Programmierung, Testen, Migration und Produktion und Wartung.
Falsch
9. Planung von Produktionssystemen
Frage 6:
Für welche Arten von Projekten wird das Wasserfall-Modell häufig eingesetzt?
Frage 7:
Was sind die Vor- und Nachteile des Wasserfall-Modells?