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VorlesungGrundlagen der computergestützten Produktion und LogistikW1332Fakultät für Wirtschaftswissenschaften
W. Dangelmaier
Grundlagen der computergestützten Produktion und Logistik - Inhalt
1. Einführung: Worum geht es hier?2. System3. Modell4. Modellierung von Gegenständen5. Strukturmodelle (Gebildestruktur) 6. Verhaltensmodelle (Prozessstruktur)7. Produktion8. Digitale Fabrik9. Planung von Produktionssystemen10. Wirtschaftlichkeitsrechnung11. Prüfungen
Funktionale Struktur von Systementwicklungsaufgaben
Problemanalyse(Systemziele)
Situations-analyse
Zielformulierung (Entwurfsziele)
Synthese von Systemlösungen
Analyse von Systemlösungen
Bewertung von Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
ProblemanalyseWir zerlegen ein abgegrenztes System in Subsysteme und Teilsysteme – wir schaffen ein System, wir systematisieren.
Problemanalyse (Systemziele)
Situations-analyse
Zielformulierung (Entwurfsziele)
Synthese von Systemlösungen
Analyse von Systemlösungen
Bewertung von Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
ProblemanalyseDie 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
ProblemanalyseBeispiel 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)
Situations-analyse
Zielformulierung (Entwurfsziele)
Synthese von Systemlösungen
Analyse von Systemlösungen
Bewertung von Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
SituationsanalyseIn 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.
Ergebnis: Katalog von Problemen und Möglichkeiten Beschreibung der Situation, vor die sich das Systemplanungsteam gestellt sieht.
Feld, dasneues Systemabdecken soll
Lösungs-möglichkeiten
Ausdehnenund AbspeckenAusdehnen
und Abspecken
9. Planung von Produktionssystemen
SituationsanalyseBeispiel 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)
Situations-analyse
Zielformulierung (Entwurfsziele)
Synthese von Systemlösungen
Analyse von Systemlösungen
Bewertung von Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
ZielformulierungAus 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 sollenElastizität
Veränderungen in der Motivationsstruktur und Veränderungen der Daten der umgebenden Situation muss Rechnung getragen werden
9. Planung von Produktionssystemen
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 ausschaltenOperationalität
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
z11 40
40%
z1 33
100%
z12 20
20%
z11 40
40%
z111 35
14%
z112 65
26%
Oberziel zuz11, z12, z13
Oberziel zuz111, z112
Unterziel zuz11
Unterziel zuz1
Die Zuordnung von Zielen
Knotengewicht
Stufengewicht
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)
Situations-analyse
Zielformulierung (Entwurfsziele)
Synthese von Systemlösungen
Analyse von Systemlösungen
Bewertung von Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
Synthese von LösungenIn 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)
Situations-analyse
Zielformulierung (Entwurfsziele)
Synthese von Systemlösungen
Analyse von Systemlösungen
Bewertung von Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
Analyse von LösungenDie 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):
Die neue Kette harmoniert nicht mit der Schaltvorrichtung.
Mountainbike Trekkingrad Rennrad0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Mindestlebensdauer in km
Max. Lebensdauer in km
9. Planung von Produktionssystemen
Analyse von LösungenBeispiel 2:Prognostizierte Anzahl der Studierenden
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.
2010 2015 2020 2025 20300
5000
10000
15000
20000
25000
Anzahl der Studierenden
Jahr
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
Abbildung 14.2
9. Planung von ProduktionssystemenEntwicklung von Systemen mithilfe von KEF
Quelle: Tabelle 14.2, S.913
9. Planung von ProduktionssystemenWie IT Organisationen verändern kann
Tabelle 14.1
Abschnitte des Informationssystemplans9. Planung von Produktionssystemen
Abbildung 14.1
9. Planung von Produktionssystemen
Quelle: Abbildung 14.5, S.923 Quelle: Tabelle 14.3, S.925
9. Planung von ProduktionssystemenIdealtypische Aktivitäten
Bewertung von Lösungen
Problemanalyse (Systemziele)
Situations-analyse
Zielformulierung (Entwurfsziele)
Synthese von Systemlösungen
Analyse von Systemlösungen
Bewertung von Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
BewertungZur 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)
Situations-analyse
Zielformulierung (Entwurfsziele)
Synthese von Systemlösungen
Analyse von Systemlösungen
Bewertung von Systemlösungen
Entscheidung
9. Planung von Produktionssystemen
EntscheidungDie 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
Systemeinführung
Vorstudie
Hauptstudie
Systembau
Systembenutzung
Liquidierung bzw. Anstoß zur Um- oder
Neugestaltung
Teilstudien
Proj
ektm
anag
emen
t
= Entscheid über Fortführung des Auftrags, Änderung der Aufgabenstellung möglich
9. Planung von Produktionssystemen
Studien abbrechen
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
Vorgehens-zyklus
LebensphasenSituations-
analyseZielsetzung
KriterienplanKonzept-entwurf
Konzept-analyse Bewertung Entscheidung,
AuswahlPlanen
weiteres Vorgehen
Vorstudie
Hauptstudie
Teilstudien
Systembau
System-einführung
System-benutzung
9. Planung von Produktionssystemen
Kennnisse über System
Zulässige Unkenntnisse
Vorstudie Haupt- und Detailstudien Systembau
Gra
d de
s W
isse
ns
Zeit
9. Planung von Produktionssystemen
1 2 3 4 5
Vorstudie Rahmen-konzept
Haupt-studie
Gesamt-konzept
Teil-studien
Teilkon-zept US1Teilkon-
zept US2
Teil-konzept
US3
Teil-konzept
US4
Zeitpe- riode
Phase
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
Quelle: Abbildung 14.7, S.933
9. Planung von ProduktionssystemenBeispiel für traditionelle Systementwicklung: Wasserfall-Modell
• 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
Quelle: Abbildung 14.9, S.946
Auswirkung der Anpassung eines Softwarepakets auf die Gesamtimplementierungskosten
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 PC-Softwaretools durch Endbenutzer
• Oft sehr viel schneller als die traditionelle Systementwicklung
9. Planung von Produktionssystemen
Quelle: Abbildung 14.10, S.947
9. Planung von ProduktionssystemenEndbenutzerentwicklung im Vergleich zur traditionellen Systementwicklung
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
Quelle: Abbildung 14.11, S.956
Datenflussansatz9. 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
Definition9. Planung von Produktionssystemen
"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
ProduktionEinzelteile Auto
Input Output
Karosserie-bau
Lackierung End-montage
Teilprozesse
Zeit: 4 Tage
Zeit: 1 Tag Zeit: 1 Tag Zeit: 2 Tage
Anfang Ende
Hauptprozess
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
BetriebswirtschaftlicheProblemstellung
Fachkonzept
DV-Konzept
Implementierung
Fachkonzept
DV-Konzept
Implementierung
Fachkonzept
DV-Konzept
Implementierung
ImplementierungDV-Konzept
Fachkonzept
Daten(Welche
Informationen sind relevant?)
Funktion(Welche Funktionen werden durchgeführt?)
SteuerungZusammenhang zwischen Daten, Funktion und Organisation
Organisation(Welche Organisationseinheiten existieren?)
Halbformale Darstellung derAusgangssituation (z.B. Fehler bei der Auftrags-
bearbeitung)
9. Planung von Produktionssystemen - ARIS
MethodenVorgangsketten-
diagramm
Datenbank-beschreibung
Funktionsbaum
Programme
Verteilte DatenbankenFenster, Masken
Trigger
Programmsteuerung
Protokolle: Ethernet, TCP/IP, Token Ring, etc.
Netztopologie
Daten Funktion
Steuerung
Organisation
Ausgangssituation
Organigramm
Ereignisgesteuerte Prozessketten (EPK)
= relevante Bereiche für die Geschäftsprozessmodellierung
Entity-Relationship-Modell (ERM)
9. Planung von Produktionssystemen - ARIS
StruktogrammeModuleRelationen
Interaktionsmodell
Daten FunktionSteuerung
Organisation
Org 2ET 2
E 2
F 11
ET 3
ET 1 ET 2 F 1
F 11 F 12
F 111
F 112F 12
E 1
Org 2Org 3
Org 1
Org 4 Org 5
9. Planung von Produktionssystemen - ARIS
Ereignisgesteuerte Prozesskette (EPK)
• Inhalt– Darstellung der Ablauforganisation (=Prozesse) von Unternehmen als Folge
von Funktionen und Ereignissen– Darstellung der Verbindungen zwischen den Objekten der Daten-, Funktions-
und 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
EreignisEin Ereignis beschreibt das Eingetretensein eines Zustands, der eine Folge von Funktionen auslosen kann (z.B. „Auftrag eingegangen“)
FunktionEine Funktion (Aktivität) ist die Transformation eines Input- in eine Outputgröße und hat einen Bezug zu den Sachzielen der Unternehmung (z.B. „Auftrag erfassen“)
VerfeinerungEine Funktion kann durch eine weitere EPK detailliert werden. Dies wird durch ein zusätzliches Symbol neben der Funktion angezeigt.
ProzessschnittstelleDie Prozessschnittstelle verweist auf einen vorhergehenden oder nachfolgenden Prozess. Ergänzend können die Objekte angegeben werden, die von einem Prozess an einen anderen Prozess übertragen werden.
KonnektorenDie Konnektoren beschreiben unterschiedliche Formen der Prozessverzweigung. Es ist hierbei zwischen dem UND, dem INKLUSIVEN ODER und dem EXKLUSIVEN ODER zu unterscheiden
KontrollflussDer Kontrollfluss gibt den zeitlich-sachlogischen Ablauf von Ereignissen und Funktionen wieder, d.h. er verdeutlicht, in welcher Reihenfolge die Funktionen ausgeführt werden.
x
9. Planung von Produktionssystemen
Informationsobjekt
Zustands-veränderung
Ereignis• Ein Ereignis beschreibt einen eingetretenen betriebswirtschaftlich relevanten
Zustand eines Informationsobjektes, der den weiteren Ablauf eines Geschäftsprozesses steuert oder beeinflusst.
• grafische Darstellung:
Kunden-anfragegeprüft
9. Planung von Produktionssystemen
Informationsobjekt
Verrichtung
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:
Kundenanfrageprüfen
9. Planung von Produktionssystemen
Verfeinerung
Auftragbearbeiten
Auftragangenommen
Auftragbearbeitet
Auftragprüfen
Auftraggeprüft
Auftragdisponieren
9. Planung von Produktionssystemen
Prozessschnittstelle
Auftragannehmen
Auftrageingetroffen
Auftragangenommen
Auftrags-bearbeitung
Auftragprüfen
Auftragangenommen
Auftraggeprüft
Auftrags-annahme
Proz
esss
chni
ttste
lle
Auftr
agsa
nnah
me
Auftr
agsb
earb
eitu
ng
9. Planung von Produktionssystemen
UND-Split: Parallelität wird durch UND-Verknüpfung modelliert• Ein Ereignistyp ist Auslöser mehrerer Funktionstypen
Antraggenehmigt
Kundenkarteiaktualisieren
Kundeinformieren
KundendatenverfügbarAntragsdaten
erfassenTarif
bekannt
Kunden-nummervergeben
Prämieberechnen
Nach einem Funktionstyp treten mehrere Ereignistypen auf
9. Planung von Produktionssystemen
Vertragsdatenbekannt
Kundennummervergeben
Prämieberechnen
Versicherungs-schein
ausfüllen
Kunden-nummerbekannt
Prämieberechnet
Versicherungs-schein
ausfüllen
Kundennummervergeben
Prämieberechnen
• Ein Ereignistyp tritt nach mehreren Funktionstypen ein
Mehrere Ereignistypen lösen gemeinsam einen Funktionstypen ausUND-Join: Parallele Zweige können wieder zusammengeführt werden
9. Planung von Produktionssystemen
ODER-Split: Verzweigungen werden durch ODER bzw. XOR modelliert• XOR: Genau ein Nachfolgepfad
Antraggenehmigt
Antraggenehmigen
Antragabgelehnt
XOR
Kranken-versicherung
Antragsdatenerfassen
Pflege-versicherung
ODER: Mehrere Nachfolgepfade möglich
9. Planung von Produktionssystemen
ODER-Join: Verzweigungen können ebenfalls wieder zusammenlaufen• XOR: Genau ein Pfad wurde durchlaufen
Ablehnunggeschickt
Kopieablegen
Vertraggeschickt
XOR
Belegkopiert
Belegverschicken
Belegdatenerfasst
ODER: Mehrere Pfade konnten durchlaufen werden
9. Planung von Produktionssystemen
Der Prozess Urlaubsantrag als EPK
Antrag genehmigt
Urlaubskartei
aktualisieren
Mitarbeiterinformiere
n
Antraggenehmige
n
Antragabgelehnt
XOR
Mitarbeiterinformiere
n
Wunsch nachUrlaub
Urlaubsantrag
ausfüllen
Antragausgefüllt
keinUrlaub
Urlaub genehmigt
9. Planung von Produktionssystemen
UND ODER
UND
Kein ODER bzw. XOR nach einem einzelnen Ereignis!!
XOR
Regeln zu Prozessmodellierung: Splits
9. Planung von Produktionssystemen
XOR
XOR
Warum sind diese Verknüpfungen verboten?
Antraggenehmigt
Kunde per Briefinformieren
Kunde telefonischinformieren
Beispiel:
Antraggenehmigt
Kunde per Briefinformieren
Kunde telefonischinformieren
XORBeispiel:XOR
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
Ware ist eigentroffen
Warenein-gangstelle
XOR
Bestellung
Lieferschein
Prüfergebnis
prüfe Ware
Ware ist freigegeben
Ware ist gesperrt
Ware wurde abgelehnt
Fertigungs-durchführung Qualitätsprüfung
EPK: FertigungsdurchführungWareneingangs
-bearbeitung
Ware ist freigegeben
Fertigungs-termin ist
eingetreten
V
durchführen Fertigung
V
Material ist eingelagert
Fertigungs-auftrag ist
abgeschlossen
Fertigung
9. Planung von Produktionssystemen
Erweiterte EPK (eEPK)Beispiel
Kundenauftrageingetroffen
Kundenauftragerfassen
Kundenangebottechn. prüfen
Kundenauftragerfasst
Vertrieb
TechnischerVertrieb
KA techn.machbar
KA techn.nicht machbar
Kunden-auftrag
Produkt-daten
Auftrags-daten
Kunden-auftrag
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
9. Planung von ProduktionssystemenFrage 1: Ereignisgesteuerte Prozessketten (EPK) Gegeben sind die folgenden Ausschnitte aus unterschiedlichen EPK:
a)
d)
c)b)
9. Planung von Produktionssystemen
Richtig Falsch
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.
9. Planung von Produktionssystemen
Richtig FalschIn 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.
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.
9. Planung von ProduktionssystemenFrage 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.
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Richtig FalschModelliert 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.
Frage 4: Alternativen der SystementwicklungSie 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
9. Planung von Produktionssystemen
Richtig FalschGeschäftsprozesse 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.
Frage 5: Systementwicklung
Frage 6:Für welche Arten von Projekten wird das Wasserfall-Modell häufig eingesetzt?
Frage 7:Was sind die Vor- und Nachteile des Wasserfall-Modells?
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