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- Herausgeber: GRIN Verlag
- Sprache: Deutsch
Diplomarbeit aus dem Jahr 2007 im Fachbereich Informatik - Wirtschaftsinformatik, Note: 1,0, Wilhelm Büchner Hochschule Private Fernhochschule Darmstadt (Informatik), Sprache: Deutsch, Abstract: Die Gestaltung und Optimierung von Geschäftsprozessen ist ein aktuelles Thema. Besonders der komplexe Bereich des Workflow-Managements tritt immer weiter in den Fokus der strategischen Betrachtung des Unternehmens im Spannungsfeld zwischen Marktanforderungen und Konkurrenzdruck. Ein Gesichtspunkt dabei ist die Modellierung der Geschäftsprozesse. Damit wird aber nur der nächste Schritt eingeleitet, nämlich das neue Modell auf semantische und formale Korrektheit hin zu überprüfen und vor allem Effizienzmessungen durchzuführen. Gegenstand dieser Diplomarbeit soll die quantitative Analyse der Geschäftsprozesse sein. Sie beschäftigt sich mit den Fragen der Effizienz der Prozesse und ihrer Simulation. Der letzte Punkt erlangt besondere Bedeutung durch die Risikosenkung bei der Implementierung neuer Prozesse in eine bestehende Organisation. Mit einem Top-Down-Ansatz wird zunächst die Modellierung von Geschäftsprozessen besprochen und hierbei die besondere Eignung von Petri-Netzen als Modellierungssprache zur Analyse herausgestellt. Anschließend wird auf die Analyse allgemein und dann speziell auf die quantitative Analyse eingegangen. Schwerpunkt der Arbeit wird die Darstellung der Performance-Analyse zur Effizienzmessung und der Simulation als Mittel zur Erkenntnisgewinnung sein. Die betrachteten Algorithmen sollen für das Modellierungstool WoPeD (Workflow Petri Net Designer)1 in Java implementiert werden. Dabei handelt es sich um Open-Source-Software, die an der Berufsakademie Karlsruhe entwickelt wurde und zur Modellierung und Analyse von Geschäftsprozessen auf Basis von Workflow-Netzen insbesondere im akademischen Bereich genutzt wird. Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit kritisch beurteilt und ein Ausblick auf weitere Entwicklungsmöglichkeiten gegeben.
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Veröffentlichungsjahr: 2007
Ähnliche
Page 1
von Name: Christian Czech
Abgabetermin: 01. August 2007
Page 3
Literaturverzeichnis XLVIII
Eidesstattliche Erklärung LI
Page 4
Abkürzungsverzeichnis
Abs. Abschnitt
Anh. Anhang
ARIS Architektur integrierter Informationssysteme
BPR Business Process Reengineering
bzw. beziehungsweise
ca. circa
d.h. das heißt
dto. dito, ebenso
EPK Ereignisgesteuerte Prozesskette
ggf. gegebenenfalls
GP Geschäftsprozess
GPM Geschäftsprozessmodellierung
i.d.R. in der Regel
IT Informationstechnologie
Kap. Kapitel
o.B.d.A. ohne Beschränkung der Allgemeinheit
OMG Object Management Group (http://www.omg.org/)
o.g. oben genannt
resp. respektive
u.a. unter anderem
UML Unified Modeling Language
v.a. vor allem
vgl. vergleiche
Page 5
WfMC Workflow Management Coalition (http://www.wfmc.org/)
z.B. zum Beispiel
Page 6
Tabellenverzeichnis
1 Knotensymbole für Workflow-Netze . . . . . . . . . . . . . . . 21
2 Leistungsparameter von Wartesystemen . . . . . . . . . . . . . 38
3 Paketstruktur von ”QuantAnalysis” . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4 Ausführungshäufigkeiten im entfalteten Netz . . . . . . . . . . 69
Page 7
Abbildungsverzeichnis
1 Metamodell der Modellierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Analysevarianten eines Systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3 Beziehung zwischen Aufgabe, Fall und Aktivität. . . . . . . . . 7
4 Referenzmodell der WfMC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5 ARIS-Haus von Scheer (Auszug), eigene Darstellung. . . . . . . 10
6 Ereignisgesteuerte Prozesskette zum Beispielprozess . . . . . . 11
7 Aktivitätsdiagramm zum Beispiel aus Anhang A. . . . . . . . . 13
8 Petri-Netz des Beispiel-Prozesses . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
9 Beispiel-Prozess als Workflow-Netz mit Subprozess . . . . . . . 22
10 Zusammenhang zwischen Effizienzmaßen . . . . . . . . . . . . 27
11 Elemente eines Wartesystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
12 Beispiel für ein Jackson-Netzwerk . . . . . . . . . . . . . . . . 40
13 Beispiel für eine Ressourcenklassifikation . . . . . . . . . . . . 43
14 Kapazitätsplanung für das Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . . 52
15 Zeitbegriffe in der Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
16 Allgemeiner Simulationsalgorithmus . . . . . . . . . . . . . . . 56
17 Beziehungen zwischen Ereignissen . . . . . . . . . . . . . . . . 58
18 Simulation für das Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
19 Software-Architektur von WoPeD . . . . . . . . . . . . . . . . 65
20 Die Schnittstelle ”WorkflowNetGraph” . . . . . . . . . . . . . . 66
21 Beispiel für eine Netzentfaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
22 Interaktion der Simulationsereignisse . . . . . . . . . . . . . . . 78
23 Organigramm des Beispielprozesses . . . . . . . . . . . . . . . XV
24 Entity-Relationship-Diagramm des Beispielprozesses . . . . . . XV
25 Funktionshierarchiebaum des Beispielprozesses . . . . . . . . . XVI
26 Gesetz von Little . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XX
27 Schwer analysierbare Netze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXII
Page 8
Verzeichnis der verwendeten Definitionen
Aktivierbare Transition 16
Aktivierte Transition 16
Aktivität 7
Anfangsmarkierung 18
Anfangsverteilung 30
Architektur integrierter Informationssysteme (ARIS) 9
Attribut 54
Ausführungshäufigkeit 47
Beschränktes Netz 18
Deadlock 17
Deterministisches Simulationsmodell 54
Diskretes System 54
Dynamische Simulation 54
Echtzeit 54
Endemarkierung 18
Ereignisdiskrete Simulation 54
Erreichbare Markierung 16
Flussrelation 14
Geschäftsprozess 2
Homogene Markov-Kette 30
Jackson-Netzwerk 39
Kendall-Notation 36
Kontinuierliches System 54
Page 9
Kurzgeschlossenes Netz 18
Lebendiges Netz 18
Livelock 17
Markiertes Netz 15
Markierung 15
Markov-Kette 30
Menge der AND-Joins 21
Menge der AND-Splits 21
Menge der Knotentypen 21
Modell 3
Modellzeit 55
Nachbereich 14
Ordnung auf Markierungen 18
Petri-Netz 14
Prozessmodell 3
Qualifizierungsfunktion 44
Quelle 16
Rand XVII
Ressourcenklasse 44
Ressourcenmodell 44
Ressourcenzuweisung 44
Schaltfolge 16
Schaltregel 16
Senke 16
Page 10
Sicheres Netz 18
Simulationszeit 54
Soundness 18
Spezifikation einer Kapazitätsplanung 46
Statische Simulation 54
Stelle 14
Stellenberandet XVII
Stochastischer Prozess 29
Stochastisches Simulationsmodell 54
System 54
Teilnetz XVII
Terminierung 17
Tote Transition 17
Transition 14
Transitionsberandet XVII
Transitions-Verfeinerung XVIII
Transitions-Vergröberung XVII
Typ eines Knotens 21
Übergangsmatrix 30
Übergangswahrscheinlichkeit 30
Unified Modeling Language (UML) 12
Vorbereich 14
Wahrscheinlichkeitsverteilung 30
Workflow-Netz 16
Page 11
Workflow-Prozess 2
Zustandsvariable 54
Zuweisungsfunktion 44
Page 12
Symbolverzeichnis
∧Konjunktion (logisches UND)
∨Disjunktion (logisches ODER)
⇒Implikation (wenn ..., dann ...)
⇔Äquivalenz (... genau dann, wenn ...)
∀x:Allquantor (für allexgilt ...)
∃x:Existenzquantor (es existiert einx,für das gilt ...)
˙∃x:Existenzquantor (es existiert genau einx,für das gilt ...)
a:=b aist definiert durchb
leere Menge ({ })∅
Potenzmenge der MengeMP(M)
|M|Kardinalität der MengeM
∈ist Element von
∈/ist kein Element von
∩Mengenschnitt
∪Mengenvereinigung
\Mengendifferenz
⊆Teilmenge
×Kreuzprodukt
t− →Zustandsübergang durch Schalten der Transitiont
τ− →Zustandsübergang durch Schaltfolgeτ
∗− →Zustandsübergang durch eine beliebige Schaltfolge
t1t2...tnFolge der Transitionent1,t2, ...,tn
j1,j2, ...,jnPfad von Knoten in einem Graphen
Page 13
πi(x1,x2, ...,xn)Projektorfunktion; liefert dasi-teElement des Tupels
(Xt)t∈N0Folge von ZufallsvariablenXmit Zeitindex
P(Xtit)Wahrscheinlichkeit fürXitzum Zeitpunktt
P(A|B)Bedingte Wahrscheinlichkeit
Menge der natürlichen ZahlenN
Menge der natürlichen Zahlen einschließlich der NullN
R+Menge der positiven rellen Zahlen
R+Menge der nichtnegativen Zahlen
0
∞unendlich
(0..1]linksoffenes Intervall von0(exklusiv) bis1(inklusiv)
[0..1]geschlossenes Intervall von0bis1(jeweils inklusiv)
(a,b)offenes Intervall vonabisb(jeweils exklusiv)
N, RM,RZStrukturen
MengenS, T, F
µ, σ, τFunktionen oder Schaltfolgen (dann ohne Argument)
Stellen und Transitionen oder Zahlen oder Elementes, t, n
konstantconst.
ℵ[A]O(K)Komplexität des AlgorithmusAentspricht der Komplexitäts-
Page 1
1 Einleitung
DieGestaltung und Optimierung von Geschäftsprozessen ist ein aktuelles The-
ma. Besonders der komplexe Bereich des Workflow-Managements tritt immer weiter in den Fokus der strategischen Betrachtung des Unternehmens im Spannungsfeld zwischen Marktanforderungen und Konkurrenzdruck.
Ein Gesichtspunkt dabei ist die Modellierung der Geschäftsprozesse. Damit wird aber nur der nächste Schritt eingeleitet, nämlich das neue Modell auf semantische und formale Korrektheit hin zu überprüfen und vor allem Effizienzmessungen durchzuführen.
Gegenstand dieser Diplomarbeit soll die quantitative Analyse der Geschäftsprozesse sein. Sie beschäftigt sich mit den Fragen der Effizienz der Prozesse und ihrer Simulation. Der letzte Punkt erlangt besondere Bedeutung durch die Risikosenkung bei der Implementierung neuer Prozesse in eine bestehende Organisation.
Mit einem Top-Down-Ansatz wird zunächst die Modellierung von Geschäftsprozessen besprochen und hierbei die besondere Eignung von Petri-Netzen als Modellierungssprache zur Analyse herausgestellt. Anschließend wird auf die Analyse allgemein und dann speziell auf die quantitative Analyse eingegangen.
Schwerpunkt der Arbeit wird die Darstellung der Performance-Analyse zur Effizienzmessung und der Simulation als Mittel zur Erkenntnisgewinnung sein.
Die betrachteten Algorithmen sollen für das Modellierungstool WoPeD (WorkflowPetri Net Designer)1in Java implementiert werden. Dabei handelt es sich um Open-Source-Software, die an der Berufsakademie Karlsruhe entwickelt wurde und zur Modellierung und Analyse von Geschäftsprozessen auf Basis von Workflow-Netzen insbesondere im akademischen Bereich genutzt wird.
Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit kritisch beurteilt und ein Ausblick auf weitere Entwicklungsmöglichkeiten gegeben.
1Vgl.http://www.woped.org.
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2 Geschäftsprozessmodelle und ihre Analyse
InZeiten höheren Wettbewerbsdrucks und kürzerer Produktlebenszyklen spielt
die Frage der Effizienz der Produktion bzw. des Dienstleistungsprozesses eine immer wichtigere Rolle. Ein erster Schritt zur Verbesserung der Performance von Unternehmen ist die Herausstellung der für den Markterfolg relevanten Geschäftsprozesse und ihre Analyse. Daher soll zunächst eine Definition des Geschäftsprozesses angegeben werden ([HaSt04, S. 23]):
§ ¤
Ineffizienzen, die während der Analyse erkannt wurden, müssen im nächsten Schritt beseitigt werden. Oftmals ist dazu der Geschäftsprozess umzugestalten oder komplett neu zu entwerfen. Man spricht von Geschäftsprozess-Reengineering (im Englischen: Business Process Reengineering, BPR).
Dabei steht das Management vor der Alternative, neue Technologien, insbesondere aus dem EDV-Bereich, einzusetzen. Ihr Zweck besteht darin, die Produktivität zu steigern und immer wiederkehrende gleichförmige Teile des Geschäftsprozesses zu automatisieren. Man spricht dann von Workflows ([HaSt04, S. 28]):
§ ¤
Die Verwendung von Workflows hat aber i.d.R. einen Einfluss auf die Gestaltung des Geschäftsprozesses und unmittelbar auf die damit zusammenhängenden Ressourcen und somit auch auf die Organisation des Unternehmens. Es handelt sich daher um einen vielschichtigen komplexen Vorgang, der gemanagt werden muss. In diesem Zusammenhang spricht man vom Workflow-Management.
Die Umgestaltung der Unternehmensorganisation ist aber ein langwieriger, riskanter und daher auch sehr teurer Prozess. Ein Manager möchte gern vorher sehen, wie das Ergebnis der Veränderung aussehen wird und insbesondere, welche Effizienzsteigerung resp. Kostensenkung damit erreicht werden kann.
