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23.03.1979 - 

Computergestützte betriebliche Informationssysteme:

Eine Organisation mit Teilaufgaben für die EDV

Die gestiegene Leistungsfähigkeit von EDV-Anlagen hat den Schwerpunkt der Probleme bei der Gestaltung computergestützter betrieblicher Informationssysteme in das Vorfeld des Rechners verlagert. Eine preiswerte Hardware und eine komfortable Basissoftware (Betriebssysteme, Datenbanken, Programmiersprachen etc.) ermöglichen komplexere Anwendungen der EDV in den Betrieben. Der Verkehr mit dem Rechner im Dialog, die intensive Verknüpfung der Arbeitsgebiete untereinander (Integration) und der Einsatz von Optimierungsmodellen zur Entscheidungsvorbereitung sind selbstverständlich geworden. Während die EDV-technischen Voraussetzungen sich entscheidend verbessert haben, hat die Entwicklung der Methodik zur Konzeption, organisatorischen Implementierung und zum Betrieb der Informationsysteme nicht Schritt gehalten. In der Praxis stellt man eine mangelnde Akzeptanz der Systeme beim Benutzer, Störanfälligkeit, hohen Wartungsaufwand, Terminüberschreitungen in der Projektabwicklung und Starrheit der laufenden Systeme fest. Dies sind die Folgen einer unzureichenden Methodik in der Sys- tementwicklung. Aus dieser Problematik heraus entstanden umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten an den Universitäten und in der Praxis.

Computergestützte betriebliche Informationssysteme (CBIS) bestehen aus Informationen und ihren Verarbeitern, den Menschen und ihren Datenverarbeitungsmaschinen, sowie den Beziehungen zwischen diesen Elementen. Sie beschränken sich somit nicht auf den maschinellen Bereich, die Programme und die dazugehörenden Dateien, sondern beinhalten auch die damit verbundene betriebliche Organisation mit dem Menschen im Mittelpunkt. Beispiele derartiger Systeme sind Buchhaltungs-, Lagerhaltungs- cder Fertigungssteuerungssysteme, aber auch Management-Informatiossysteme.

Gestaltung eines CBIS heißt demnach Entwicklung einer betrieblichen Organisation, in der auch die EDV einen Teil der Aufgaben übernimmt.

Die Entwicklung eines CBIS kann man in folgende Phasen unterteilen:

1. Istanalyse:

Aktivitäten: Erhebung des Istzustandes, der Benutzerwünsche und der organisatorischen Möglichkeiten, Abgrenzung des CBIS zu benachbarten Systemen.

Ergebnis: Anforderungen und Randbedingungen für das neue System.

2. Sollkonzeption:

Aktivitäten: Entwurf des neuen CBIS, Schätzung des Entwicklungsaufwandes, Schätzung des Betriebsaufwandes (Personal, Rechner etc.), Bewertung alternativer Entwürfe.

Ergebnis: Konzept des neuen CBIS bestehend aus der Organisationsbesehreibung für manuelle Tätigkeiten und der Leistungsbeschreibung der Rechnerprogramme.

3. Implementierung:

Aktivitäten: Entwurf der Programme und Datenbanken, Entwicklung der Programme, Test der Programme, Erzeugung der Datenbanken.

Ergebnis: Programmsystem, Datenbanken.

4. Einführung:

Aktivitäten: Abnahmetest (zum Beispiel in Form eines Parallelbetriebes), Schulung.

Ergebnis: CBIS in Betrieb.

5. Betrieb:

Aktivitäten: Beseitigung von Fehlern, Anpassung an sich ändernde betriebliche Umwelt, Erweiterung.

Ergebnis: weiterentwickeltes CBIS

Probleme bei der Gestaltung eines CBIS

Die Komplexität der Informationssysteme führt zu Problemen, wie sie im folgenden beispielhaft aufgezählt sind:

þDer Systemanalytiker behält in großen Systemen nicht alle Elemente und Beziehungen im Auge. Er verliert dann den Überblick; unvollständige, inkonsistente und mehrdeutige Aussagen in den Konzepten sind die Folge davon.

þDie Auswirkungen von Änderungen sind äußerst schwer festzustellen, da der Systemnanalytiker alle betroffenen Teile im System auffinden und bezüglich der Änderugen überprüfen muß.

þDie Dokumentation im Umfang von oft mehreren hundert Seiten ist schwer auf dem aktuellsten Stand des Systems zu halten. Eine unvollständige oder veraltete Dokumentation verliert aber ihren Wert.

þKommunikationsprobleme zwischen den Systemanalytikern, zwischen den Systemanalytikern und den Benutzern der Systeme und zwischen den Systemanalytikern und den Programmierern sind das Ergebnis unzureichender Methoden in der Darstellung von Systemen. Sie sind eine häufige Fehlerquelle.

Methoden und Systeme zur Gestaltung eines CBIS

Die Probleme in der Systemgestaltung wirken sich auf die Aufwendungen in der Wartung aus. Diese übersteigen in vielen Fällen die der Entwicklung. Hardware-Hersteller und EDV-Großanwender, die mit diesen Schwierigkeiten seit Ende der 50er Jahre konfrontiert sind entwickeln seit langem an Methodenkonzepten zur Systemgestaltung. Erst wesentlich später entstanden wissenschaftliche Publikationen auf dem Gebiet der Analyse und Gestaltung von CBISen. Die betriebswirtschaftliche Organisationstheorie setzt sich bereits wesentlich länger mit der Aufbau- und Ablauforganisation in Betrieben auseinander. Ihre Ergebnisse sind.aber überwiegend theoretischer Natur und haben im Vergleich zu den Entwicklungen der Praxis nur selten zu Verfahren geführt, die in der Gestaltung von CBISen eingesetzt werden. Erst in jüngster Zeit haben sich Spezialbereiche herausgebildet, die sich verstärkt der Organisation betrieblicher Informationssysteme zuwenden. Neuerdings behandelt auch die Informatik Teilaspekte der Systemgestaltung (zum Beispiel Spezifikationssprachen). Wenn auch durch alle diese Bemühungen zahlreiche Ansätze zutage traten, so sind die Verfahren doch meist unvollständig und wenig operational. Vor allem fehlt es aber an geschlossenen Systemen, in denen die einzelnen Verfahren systematisch integriert sind.

Bei den im praktischen Einsatz befindlichen Methoden läßt sich folgende Entwicklung verfolgen:

In der ersten Zeit dominierten einzelne isolierte Techniken, wie Entscheidungs-tabellen, Ablaufpläne und Formularflußpläne.

Die nachfolgende Generation von Verfahren bringt eine maschinelle Unterstützung der bereits genannten Techniken, wie zum Beispiel Entscheidungstabellenübersetzer oder Netzplanprogramme. Zum ersten Mal werden Versuche unternommen, geschlossene Methodensysteme zu entwicklen (SOP, TAG ARDI, SDM etc.).

Im nächsten Entwicklungsschritt begann man, geschlossene Methodensysteme aufzubauen und durch den Rechner zu unterstützen. Es entstanden computerunterstützte Informationssysteme zur Entwicklung computerunterstützter Informationssysteme (ISDOS, CASCADE). In diesen formuliert der Systemanalytiker das CBIS meist auf Formularen, deren Inhalt dann vom Rechner erfaßt wird. Der Rechner übernimmt vor allem die Aufgaben der Dokumentation, des Information Retrieval und einige formal durchführbare Prüfungen.

Die äußerst komplexen Probleme im Rahmen der amerikanischen Raumfahrtprogramme sowie der Verteidigung lösten schließlich Forschungsprogramme aus, die weitergehende Systeme zum Ziel haben. Diese sind teilweise bereits im Einsatz (SREM, ISDS/HOS). Man versucht, nicht nur die Dokumentation für einen manuellen Prozeß zu führen, sondern auch die Gestaltung selbst zu unterstützen. Der Systemanalytiker entwickelt im Dialog mit dem Computer das Informationssystem. Der Rechner übernimmt umfangreiche Prüfungen- auf Konsistenz, Vollständigkeit und Eindeutigkeit, ermöglicht vielfältige Dokumentationen, simuliert das in Entwicklung befindliche System und unterstützt schließlich die Programmentwicklung und die Datenbankauslegung.

Die Bemühungen der Praxis führten zusammen mit den Aktivitäten der Universitäten zu theoretischen Konzepten und praktischen Verfahren, die man als Ansatz zu einer umfassenden Gestaltungstechnologie für CBISe bezeichnen könnte. Am Lehrstuhl für Beriebsinformatik in der Abteilung Wirtschafts- und Sozialwissenschaften laufen seit längerer Zeit Forschungsarbeiten, die in ein Konzept für ein computergestütztes Informationssystem zur Gestaltung betrieblicher Informationssysteme münden sollen. Dieses soll speziell auf die betriebliche Umgebung abgestimmt sein, also der typischen Personalsituation, Rechnerausstattung und der Charakteristik der Problemstellung Rechnung tragen. Die derzeit bestehende Konzeption sei hier umrissen.

Ein umfassendes System zur Gestaltung von CBISen muß alle Phasen von der Isterfassung bis zum Betrieb unterstütze. Sein zentrales Anliegen sind zwar die Analyse und die Gestaltung selbst, es hat aber darüber hinaus auch das Projektmanagement, die Dokumentation, die Änderung und das Testen zu unterstützen. Der Umfang eines derartigen Gestaltungssystems erfordert eine Konzentration auf einen Teilbereich nachdem das umfassende System in seinen Grundzügen konzipiert ist. Am Lehrstuhl für Betriebsinformatik wurde mit einem Teilsystem für die Istanalyse und Sollkonzeption (in der angelsächsischen Literatur unter dem Begriff "requirements engineering" eingeführt) unter der Bezeichnung RSK (Rechnergestützte Sollkonzeption) begonnen. Damit soll eine Basis geschaffen werden, auf die man bei der Strukturierung der nächsten Gestaltungsphase aufbauen kann. Man ging dabei auch von einer empirischen Studie von MacGonagle aus, der festgestellt hat, daß rund die Hälfte aller Softwarefehler auf mangelhafte Sollkonzepte zurückgeht.

Für die Entwicklung von RSX wurden unter anderem folgende Forderungen aufgestellt:

CBIS als Mensch-Maschine-System

Lange Zeit beschränkte sich die Systemgestaltung auf den EDV-technischen Aspekt; man entwickelte Programme. Die organisatorische Lösung im Betrieb wurde vernachlässigt. Das war so lange gangbar, als die EDV kleine und abgeschlossene Aufgaben übernahm. Mit dem Einzug umfangreieher und häufig interaktiver Anwendungssysteme griff man immer mehr in die betriebliche Organisation ein. Die Konzentration auf die EDV mußte nun zwangsläufig zu Problemen führen. Diese äußerten sich in teilweise erheblichen Schwierigkeiten bei der Einführung von Systemen und in mangelnder Akzeptanz der Benutzer gegenüber den neuen Systemen. Ein Gestaltungssystem muß das vollständige CBIS sehen, das aus manuellen und maschinellen Verrichtungen besteht. Die EDV-technische Lösung ist darin nur ein Teilsystem der gesamten Organisation.

Berücksichtigung paralleler Prozesse

Da in einem Betrieb mehrere Personen und mehrere Maschinen mit Informationsverarbei-tung beschäftigt sind, haben wir es mit einer Vielzahl von parallelen Prozessen zu tun. Ein Beispiel dafür ist die Lagerhaltung, in der gleichzeitig Zu- und Abgänge abgewickelt werden müssen. Ein CBIS, das einen größeren betrieblichen Bereich umfaßt, muß diesem Phänomen Rechnung tragen.

Umfassendes Methodenkonzept

Viele der bekannten rechnerunterstützten Gestaltungssysteme bieten zwar einen Formalismus zur Beschreibung eines CBIS an, gehen aber kaum darauf ein wie man zum CBIS kommt. Sie setzen eine organisatorische Lösung voraus. Ein umfassendes Gestaltungssystem muß ein Methodenkonzept zur Gestaltung des Sollkonzeptes einschließen. Es beginnt mit Methoden der Systemerhebung und geht über Checklisten beispielsweise für die Berichtauslegung und Prüfungen des Sollkonzepts in Teamsitzungen (design review) bis hin zu Techniken für die Strukturierung des CBIS.

Entwurfsmethodik

Ein zentrales Problem der Sollkonzeption sind die systematische Analyse der Anforderungen und die Organisation des neuen CBIS (Synthese). Techniken dazu faßt man allgemein unter dern Begriff Entwurfsmethodik zusammen.

Einsatz von Systemanalytikern

Ansätze, in denen der Benutzer selbst das CBIS definieren soll, sind in der Praxis selbst für Spezialaufgaben wie Planungssysteme meist gescheitert. Der Benutzer - insbesondere im administrativen Bereich - ist nur selten in der Lage seine Aufgaben und Umgebung abstrakt zu beschreiben. Ein praxisorientiertes Gestaltungssystem muß daher vom Systemanalytiker ausgehen, der in Zusammenarbeit mit dem Benutzer die neuen Systeme spezifiziert.

Trennung Spezifikationssprache und Dokumentation

Es ist üblich, das sprachliche Mittel, mit dem der Systemanalytiker das Sollkonzept beschreibt, auch zur Kommunikation mit dem Benutzer in der Fachabteilung, also beispielsweise dem Lagerarbeiter, zu verwenden. Der Systemanalytiker benötigt aber eine sehr prägnante und möglichst formale Schreibweise wahrend der Benutzer auf eine ausführliche und anschauliche Darstellung angewiesen ist. Diese Diskrepanz ist vielfach die Ursache für mangelndes Verstandnis zwischen Fach- und EDV-Abteilung. In manuellen Gestaltungssystemen bedeutet es einen nicht zumutbaren Aufwand, eine Beschreibung für die EDV- und eine für die Fachabteilung anzufertigen. Dagegen ermöglicht der Rechner, die Dokumentation für die Fachabteilung aus der formalen Besehreibung des Systemanalytikers automatisch zu erzeugen.

Rechnerunterstützte Sollkonzeption (RSK)

Die Analyse der Anforderungen und Möglichkeiten eines Gestaltungssystems hat zu folgendem Konzept von RSK geführt. Sein grober Ablauf ist in Bild 1 in einem Datenflußplan dargestellt.

Wir erläutern die Vorgehensweise in RSK an einem Beispiel. Im Rahmen der Entwicklung eines Sollkonzepts für ein Lagerhaltungssystem hat der Systemanalytiker nach dem Studium der schriftlich vorliegenden Organisatlonsunterlagen über das bestehende System mit dem Lagerleiter den physischen und datenmäßigen Ablauf im Lager besprochen. Er stellt dabei beispielsweise fest, daß die ankommenden Waren vor der Gegenzeichnung des Lieferscheins mit den Aufträgen verglichen werden. Aus Interviews mit den Lagerarbeitern ermittelt er, daß dabei häufig Fehler und zeitliche Engpässe entstehen. Aufgrund der ihm nun vorliegenden Fakten, seiner betriebswirtschaftlichen, Organisations- und EDV-Kenntnisse entwirft der Systemanalytiker eine Lösung, in der die Lagerarbeiter die angelieferten Waren in eine Datenerfassungsstation eintippen und sofort vom Rechner die Annahme oder Ablehnung erhalten. Er entwirft das Konzept mit Hilfe einer Entwurfstechnik, die sich im wesentlichen an der Struktur der zu verarbeitenden Daten orientiert. Für die Auslegung des Bildschirmdialoges zwischen Lagerarbeiter und Rechner benutzt er Richtlinien zur Gestaltung von Bildschirmdialogen, die ihm ebenfalls RSK liefert.

Der Systemanalytiker beschreibt die gefundene Lösung in einer eigens dafür geschaffenen Sprache, der Sollkonzeptsprache (SKS). SKS ist einerseits so einfach, daß betriebliche Problemstellungen sehr schnell beschrieben werden können, zwingt den Systemanalytiker aber andererseits zu formal überprüfbaren Aussagen. Nachdem der Lagerzugang in SKS besehrieben ist, übernimmt der Rechner diese Spezifikation. Er prüft zunächst, ob sich der Systemanalytiker an die Regeln der Sprache gehalten hat (syntaktische Analyse). Bei Fehlern gibt er Hinweise zur Korrektur aus. Liegen auf dieser Stufe keine Fehler vor, wird die Spezifikation in eine rechnerinterne Darstellung gebracht und in einer speziellen Datenbank, der Sollkonzeptbank, gespeichert. In dieser werden alle Spezifikationen, die in SKS erstellt worden sind - nach den unterschiedlichen Anwendungssystemen geordnet -, verwaltet.

Auf der Basis der internen Darstellung des Sollkonzeptes folgen nun weitere Aufgaben des Rechners. Zunächst durchläuft das Sollkonzept eine inhaltliche Prüfung (semantische Analyse). Hier wird beispielsweise festgestelIt, ob der Systemanalytiker angegeben hat, woher die Auftragsdaten für die Lieferscheinprüfung kommen.

Ist das SolLkollzept so weit geprüft, kann der Analytiker Dokumente erzeugen lassen. Der Rechner generiert aus der Sollkonzeptbank Datenflußpläne, Pläne für den hierarchischen Aufbau des Systems, Verwendungsnachweise für Daten und Funktionen, verbale Beschreibungen des Konzeptes und alphabetische Listen von Funktionen und Daten. In der Endausbaustufe soll RSK das geplante CBIS simulieren. Der Systemanalytiker und/oder -benutzer soll im Dialog mit dem Rechner die Verarbeitung an Beispielen durcharbeiten und so die Qualität unterschiedlicher Losungsvarianten des Systems besser beurteilen können.

Die Dokumente helfen dem Systemanalytiker, den Überblick über das Sollkonzept zu behalten. Sie unterstützen ihn aber auch in der Kommunikation mit dem Benutzer. Die Benutzer des geplanten CBIS in der Fachabteilung, im Beispiel der Lagerleiter und die Lagerarbeiter, verstehen eine graphische oder verbale Darstellung leichter als eine Beschreibung in einer formalen Sprache wie SKS.

Ein weiterer Abnehmer der Dokumente ist der Programmierer. Sie dienen ihm als Programmvorgabe. Zwar ist es auf längere Sicht geplant, die Erzeugung der Programme aus der Sollkonzeption zu automatisieren, doch ist bis dahin noch einige Forschungsarbeit zu leisten.

òProt Dr. Joachim Griese ist Inhaber des Lehrstuhls "Betriebsinformatik" der Abteilung Wirtschafts- und Sozialwissenschaften; Dr. Hubert Osterk ist Wisseischaftlieher Assistent n diesem Lehrstuhl.

Der Beitrag ist ein Nachdruck au dem Forschungsbericht der Universität Dortmund.