Automatisierte Planung von Prozessmodellen

In einem vernetzten und von einer Vielzahl komplexer Entscheidungen geprägten Umfeld müssen Unternehmen in der Lage sein, ihre Prozesse schnell anzupassen bzw. neu zu entwickeln, um im Wettbewerb bestehen und zeitnah reagieren zu können. Zwar werden auch in der wissenschaftlichen Literatur Grundlagenbeiträge für eine flexible Anpassung und Entwicklung von Prozessmodellen gefordert, jedoch reichen die bestehenden Vorgehensweisen nicht aus (vgl. bspw. Borges et al. 2005; Hornung et al. 2007; Ma und Leymann 2008): So erfolgt die Prozessmodellierung derzeit i. d. R. noch manuell - wenn auch bspw. unterstützt durch Werkzeuge oder Referenzmodelle - und ist mit einem beträchtlichen Ressourceneinsatz verbunden. Planungsansätze und semantische Konzepte können hier die Basis für einen höheren Grad der Automatisierbarkeit des Prozessentwurfs bilden. Das hier vorgestellte Forschungsvorhaben, das dem Bereich der Wirtschaftsinformatik zuzuordnen ist, hat das Ziel, die notwendigen Grundlagen und Konzepte für eine Semantik-basierte, automatisierte Planung von Prozessmodellen zu entwickeln. Dadurch soll ein wesentlicher, innovativer Beitrag für den Entwurf neuer sowie die flexible Anpassung existierender Prozessmodelle geleistet werden. Konkret wird angestrebt, dass ein Planungsalgorithmus mit Hilfe einer semantischen Beschreibung der Anwendungsdomäne und der Spezifikation von Aktionen automatisiert zulässige Prozessmodelle für eine definierte Problemstellung erstellt. Die Forschungsarbeiten basieren dabei auf dem Design Science Research Paradigma (vgl. bspw. Hevner et al. 2004; March et al. 1995). Erste Arbeiten für die angestrebten Forschungen wurden im Rahmen des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Forschungsprojekts SEMPRO erstellt, das der Antragsteller an der Universität Augsburg federführend einwarb und leitete. Den Erfolg dieses Projekts verdeutlichen nicht nur zahlreiche Publikationen sondern auch ein von der DFG bewilligter Nachfolgeantrag. Mit der Erstberufung des Antragstellers als Universitätsprofessor an die Universität Innsbruck im Februar 2009 ist eine Förderung durch die DFG nicht mehr möglich bzw. beabsichtigt (eine Doppelförderung des Antragstellers ist somit ausgeschlossen). Für eine Förderung des Forschungsvorhabens durch den FWF wird nicht nur deshalb geworben, weil auf Basis der aufgebauten Expertise weitere Publikationserfolge zu erwarten sind und der wichtige Wissenstransfer an die Universität Innsbruck sowie die Weiterentwicklung und Etablierung eines jungen Wissenschaftlers vorangetrieben werden. Vielmehr sind primär neue, innovative Problemstellungen im Bereich des Semantischen Prozessmanagements anzugehen: So gilt es Planungsalgorithmen zu entwickeln, um zulässige Prozessmodelle für realweltliche, komplexe Problemstellungen unter Berücksichtigung ökonomischer Zielgrößen und Ressourcenrestriktionen automatisiert planen zu können. Bislang existieren dafür keine Ansätze. Daneben bedarf die wichtige Problemstellung der Anpassung existierender Prozessmodelle grundlegender Arbeiten, da bisherige Algorithmen dies nicht oder nur sehr rudimentär betrachten. Diese Forschungslücken gilt es im Rahmen des Vorhabens zu schließen, um die notwendigen Grundlagen für eine Semantik-basierte, automatisierte Planung von Prozessmodellen zu schaffen.

Die Fähigkeit zur schnellen Anpassung bestehender bzw. zur Gestaltung neuer Prozesse ist für Firmen in der heutigen, komplexen Geschäftswelt essentiell, um agil und wettbewerbsfähig zu bleiben. Geschäftsprozessmanagement (GPM) und vor allem Ansätze, die eine erhöhte Prozessflexibilität ermöglichen, unterstützen Firmen bei diesen Herausforderungen. So hat sich bspw. die Prozessmodellierung als ein wichtiges Werkzeug für die Darstellung komplexer inner- und zwischenbetrieblicher Prozesse, für die Systementwicklung oder für die Durchführung von Reorganisationsprojekten erwiesen. Die Prozessmodellierung, die heutzutage i.d.R. manuell durchgeführt wird, ist allerdings häufig sehr zeit- und kostenintensiv, selbst wenn sie durch Modellierungstools und Prozessmodelle mit Empfehlungscharakter unterstützt wird.Der Forschungsbereich Automatisiertes Prozess- und Servicemanagement, in den sich dieses Projekt einordnen lässt, zielt darauf ab, Prozessflexibilität durch Modelle und Algorithmen zu gewinnen. Ziel ist dabei die Unterstützung von Analysten und Modellierer in den Phasen des GPM-Lebenszyklus. Process mining unterstützt bspw. Analysten in der Prozessanalysephase. Automatisierte Serviceselektion erhöht den Automatisierungsgrad in den Phasen Prozessimplementierung. Prozessplanung unterstützt den Modellierer mittels automatisierter Erstellung von Prozessmodellen in der Phase Prozessmodellierung. In diesem Projekt wurden theoretische Grundlagen, Modelle und Algorithmen entwickelt, die eine automatisierte Prozessplanung und Serviceselektion ermöglichen. Im Detail:(1) Automatisierte Erstellung von Prozessmodellen unter Berücksichtigung von Kontrollflussstrukturen und mehrerer Akteure: Prozessmodelle inkl. zentraler Kontrollflussstrukturen können nun automatisiert und im Vergleich zur manuellen Modellierung mit höherer Qualität und in geringer Zeit erstellt werden. Die erstellten Prozessmodelle erlauben auch die Koordination mehrerer Akteure mit eigenen Prozesszielen.(2) Automatisierte Anpassung bestehender Prozessmodelle: Bestehende Prozessmodelle können nun automatisiert an neue Anforderungen oder geschäftliche Veränderungen angepasst werden. Somit reduziert sich die benötigte Modellierungszeit, im Vergleich zur Erstellung neuer Prozessmodelle, um bis zu 90%. Die entwickelten Ansätze erlauben auch die Anpassung der Prozessmodelle an Kontextinformationen (z.B. Umwelteinflüssen).(3) Automatisierte Serviceselektion unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Zielgrößen und Ressourcenrestriktionen. Für geplante Prozessmodelle können nun Services (Web Services & mobile Services) basierend auf einer Optimierung wirtschaftlicher Zielgrößen (z.B. Preis, Antwortzeit) und gegebener Ressourcenrestriktionen automatisiert selektiert werden.Die in diesem Projekt entwickelten Ansätze sind prototypisch implementiert und wurden mittels mehrere Realweltprozesse von verschiedenen Firmen evaluiert.