Die klinische Dokumentation ist ein zentraler Bestandteil der Patientenversorgung. Sie dient der räumlichen und zeitlichen Überbrückung des Kommunikationsbedarfs zwischen den an der Versorgung beteiligten Akteuren. Die Erstellung einer vollständigen und präzi-sen Dokumentation beansprucht einen erheblichen Teil der ärztlichen Arbeitszeit. Diese Zeit zu reduzieren und dabei die Qualität der erfassten Daten zu verbessern gehört zu den technologischen Aufgaben des klinischen Informationssystems. Ziel dieser Arbeit ist die Konzeption einer Modellierungssprache zur Beschreibung von Befundvorlagen für die strukturierte Dokumentation. Darauf aufbauend werden die Möglichkeiten der Integration in konventionelle Informationssysteme beschrieben. Eine Anforderung dieser Arbeit ist es einer breiteren Autorenbasis die Mitgestaltung der Vorlagen zu ermöglichen. Dieses Ziel wurde insbesondere durch eine visuelle Notation sowie ein Konstrukt für die kollaborative Entwicklung der Vorlagen erreicht. Die Beschreibungssprache wurde zyklisch den Anfor-derungen der Klinikärzte und Autoren angepasst. Eine mit der Beschreibungssprache ver-knüpfbare Ontologie ist die Basis für Automatismen und verbessert als semantisches Be-zugssystem die Qualität der erfassten Daten. Das Artefakt ermöglicht zum einen die zeitef-fiziente Erstellung der Befundberichte durch die strukturierte, leitfadengestützte Doku-mentation und zum anderen wird analog zu dem narrativen Befundbericht automatisch ein formales Modell erstellt, dass die Möglichkeiten der Eingabe, Repräsentation und Auswer-tung der Daten erweitert. Im Rahmen der abschließenden Evaluation wurde das Artefakt in ein klinisches Informationssystem mit relationaler Datenbasis integriert. Es konnte ge-zeigt werden, dass durch das entwickelte Artefakt und insbesondere durch die Möglichkei-ten des formalen Modells, beispielsweise die Automatismen, das initiale Ziel einer zeiteffi-zienten Dokumentation erreicht wurde. Darüber hinaus konnte, vor allem durch erweiterte Möglichkeiten der Datenauswertung, die Qualität der Daten und deren Nutzen verbessert werden. Das Artefakt wurde innerhalb der Gastroenterologie evaluiert und kann auf weite-re Fachbereiche, insbesondere der Inneren Medizin übertragen werden.

Geschäftsprozesse gelten als kritischer Erfolgsfaktor für die Unternehmensgestaltung und im Kontext der digitalen Transformation als essentielles Werkzeug für die Entwicklung von Informationssystemen. Zur Modellierung von Geschäftsprozessen werden sogenannte Prozessmodellierungssprachen verwendet. Die Ereignisgesteuerte Prozesskette (EPK) ist eine der verbreitetsten Modellierungssprachen und nutzt u.a. Ereignisse, Funktionen und Verbindungselemente, um einen betrieblichen Ablauf als semi-formales Modell abzubilden. Obwohl die Bedeutung und der positive Einfluss vorliegender Geschäftsprozessmodelle auf die Unternehmensgestaltung und den Unternehmenserfolg in Wissenschaft und Praxis dokumentiert sind, steht die Geschäftsprozessmodellierung mit der EPK vor vielfältigen Herausforderungen: Da die EPK bislang kein systematisches Spezifikationsverfahren durchlaufen hat, werden die Modellierungstätigkeiten und der Modellaustausch erschwert wird, wodurch als Konsequenz zunehmend auf andere Modellierungssprachen zurückgegriffen wird. Gleichzeitig leidet die Geschäftsprozessmodellierung an generellen Akzeptanzproblemen: Modellierungssprachen werden immer komplexer, sodass Anwender verstärkt auf rein visuelle, kaum formalisierte Modellierungsformen und grafische Standardsoftware zu Modellierungszwecken zurückgreifen. Auch das Ausbleiben von Innovationssprüngen der Modellierung führt dazu, dass die Akzeptanz und der wahrgenommene Nutzen der Prozessmodellierung in den Hintergrund rücken. Noch immer werden primär statische Desktop-Computer und umfangreiche Software-Systeme zur Prozessmodellierung verwendet, was dem mehr und mehr durch Mobilität und Agilität geprägten Arbeitsalltag der Anwender nicht mehr gerecht wird. Vor dem Hintergrund dieser Herausforderungen ist die Zielsetzung der vorliegenden Forschungsarbeit die Konstruktion und Spezifikation von Modellierungssprachen, die nicht nur für klassischen Arbeitsumgebungen wie Desktop-Computer geeignet sind, sondern auch auf neuartigen, mobilen Endgeräte wie Tablets oder Smart Glasses zur Prozessmodellierung zum Einsatz kommen können. Um die Anwendbarkeit und Zweckmäßigkeit der entwickelten Sprache zu erhöhen, sind dabei insbesondere Anwendungsfall- als auch Technologie-spezifische Anforderungen der Endgeräte berücksichtigen. Eingebettet in einen gestaltungsorientierten Forschungsrahmen werden innerhalb von sechs Einzelbeiträgen in dieser kumulativen Dissertation geeignete Forschungsmethoden der Wirtschaftsinformatik angewandt und sinnvoll verknüpft, um die skizzierte Zielsetzung sukzessive zu adressieren. Die Forschungsarbeit demonstriert die (Weiter-)Entwicklung einer Prozessmodellierungssprache auf Basis der EPK, die insbesondere eine Anwendung innerhalb des mobilen Endgeräts „Smart Glasses“ in den Mittelpunkt rückt. Gleichzeitig wird die Anwendbarkeit der entwickelten Sprachvariante durch die Implementierung innerhalb einer Smart-Glasses-basierten Prozessmodellierungsumgebung unterstrichen.

Simulationssprachen sind in Bezug auf die Unterstützung neuer domänenspezifischer Konzepte mit einer dem Problem entsprechenden prägnanten Darstellung nicht flexibel erweiterbar. Dies betrifft sowohl die Sprache in ihren Konzepten als auch die Unterstützung der Sprache durch Sprachwerkzeuge. In dieser Arbeit entsteht der neue Sprachentwicklungsansatz Discrete-Event Modelling with Extensibility (DMX) für die Entwicklung flexibel erweiterbarer Simulationssprachen für domänenspezifische Anwendungsfelder, der eine effiziente Entwicklung der Sprache und eine effiziente Ausführung von Modellen erlaubt. Der Fokus der Arbeit liegt auf der zeitdiskreten ereignisbasierten Simulation und einer prozessorientierten Beschreibung von Simulationsmodellen. Der Ansatz unterscheidet Basiskonzepte, die zur Basissprache gehören, und Erweiterungskonzepte, die Teil von Erweiterungsdefinitionen sind. Es wird untersucht, welche Basiskonzepte eine Simulationssprache bereitstellen muss, so dass eine laufzeiteffiziente Ausführung von prozessorientierten Modellen möglich ist. Die hohe Laufzeiteffizienz der Ausführung wird durch die Konzeption einer neuartigen Methode zur Abbildung von Prozesskontextwechseln auf ein C++-Programm gezeigt. Der Spracherweiterungsansatz ist nicht auf Simulationssprachen als Basissprachen beschränkt und wird daher allgemein beschrieben. Der Ansatz basiert auf einer Syntaxerweiterung einer Basissprache, die mit einem Metamodell und einer kontextfreien Grammatik definiert ist. Die Ausführung von Erweiterungskonzepten wird durch eine Konzeptreduktion auf Basiskonzepte erreicht. Der Ansatz stellt bestimmte Voraussetzungen an eine Basissprache und erlaubt bestimmte Arten von Erweiterungen, die in der Arbeit untersucht werden. Die Eignung des Anstatzes zur Entwicklung einer komplexen domänenspezifischen Simulationssprache wird an einer Sprache für Zustandsautomaten gezeigt. / Simulation languages are not extensible regarding the support of new domain-specific concepts with a concise representation. This includes the concepts of a language as well as the language tools. In this dissertation, the new approach Discrete-Event Modelling with Extensibility (DMX) is developed. DMX allows to create flexible domain-specific simulation languages by defining extensions to a base language. The approach allows to develop these languages efficiently and also to execute simulation models in a runtime efficient way. The focus of this dissertation is on process-oriented descriptions of discrete-event simulation models. The approach distinguishes base concepts which are part of the base language and extension concepts which are part of extension definitions. The dissertation investigates the necessary base concepts which should be included in a base simulation language in order to execute process-oriented models efficiently. The high runtime efficiency of executions is achieved by creating a new method for mapping process context switches to a program in C++. The runtime efficiency can be transferred to extension concepts as well. The extension approach is described in a general way because it is not limited to a simulation language as a base language. The approach is based on the syntax extension of a base language, which is defined by a metamodel and a context-free grammar. The execution of extension concepts is achieved by concept reduction to base concepts. The approach has a number of requirements to the base language and allows certain kinds of extensions, which are desribed in the dissertation. The possibility to define a complex domain-specific simulation language is shown by applying the approach to the development of a state machine language.

Die Arbeit adressiert die empirisch beobachtete Fehleranfälligkeit einer populären Teilmenge modellgetriebener Decision Support Systeme (MDSS), die mit Spreadsheet-Werkzeugen erstellt werden. Der Fokus liegt bei diesen DSS auf der logischen Formulierung realer Zusammenhänge im multidimensionalen Kontext. Analysen einer empirisch belegten Fehlerrate weisen auf proprietäre, oft wenig intuitive Modellierungssprachen der am Markt befindlichen Produkte hin, die eine unnatürliche, fehleranfällige Modellierung provozieren. In Analogie zu den positiven Erfahrungen einer konzeptuellen Datenmodellierung schlägt die vorliegende Arbeit eine konzeptuelle Modellierungsebene vor, um diesem Problem zu begegnen. Eine Untersuchung vorhandener konzeptueller Modellierungsansätze kommt zu dem Ergebnis, dass bei der Konstruktion der konzeptuellen Modellierungsebene für MDSS eine Erweiterung oder Änderung eines bestehenden konzeptuellen Modellierungsansatzes nicht in Betracht gezogen werden kann. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird eine konzeptuelle Modellierungsebene entwickelt, welche aus den drei Phasen Modellkonfiguration, Modelltransformation und Modellkompilierung besteht. In der Konfigurationsphase werden sämtliche Modellelemente (Dimensionen, Dimensionsausprägungen, Gruppen und Formeln) definiert und die Überlagerung von (vektoriellen) Formeln innerhalb des Modells bewusst zugelassen. Die Transformationsphase stellt die Konsistenz der modellierten Strukturen in Bezug auf deren Eindeutigkeit sicher, indem sämtliche Überschneidungen von Formeln innerhalb von Modellzellen in einem systemunterstützten Benutzerdialog beseitigt werden. Im dritten Teil des Konzepts, der Kompilierungsphase, werden die überschneidungsfreien, konzeptuellen Modelle in proprietäre Modellinstanzen übersetzt, sodass sie in Anwendungssystemen für Analysen verwendet werden können. Die prototypische Implementierung erfolgt anhand eines Modellierungseditors (Java) zur Umsetzung der Konzeptphase Modellkonfiguration. Modelltransformation und –kompilierung werden auf Basis von Microsoft Excel und VBA Programmen prototypisch umgesetzt. Abschließend kann mittels einer Evaluation auf positive Effekte des erarbeiteten Konzepts für die Qualität modellgetriebener Decision Support Systeme geschlossen werden.

Ein wesentliches Ziel während der Produktentwicklung ist die frühzeitige Absicherung der Produkteigenschaften auf Basis der definierten Produktmerkmale unter Beachtung der äußeren Randbedingungen. Digitale Modelle und Methoden unterstützen den Produktentwickler bei der frühzeitigen virtuellen Evaluation des Produktes. [...] In diesem Beitrag wird eine Methodik präsentiert, die mit Hilfe der SysML-Modelle eine Simulation in VR ermöglicht. Die SysML-Beschreibung wird als Kern der Simulation dienen und das gesamte Simulationsmodell steuern. Weiterhin wird erläutert, wie die SysML-Beschreibung mit einem VR-Tool und einem Physikberechnungstool verbunden werden kann. Die in CAVE und HMD durchgeführten Simulationen wurden im Rahmen von Usability Tests evaluiert. Aus diesen Tests werden Ergebnisse präsentiert, die sich mit Verwendungsschwerpunkten in VR und der Zufriedenheit bei der Beurteilung von Produkten in VR beschäftigt haben. Schlussendlich wird ein Beispiel-Simulationsszenario in der CAVE-VR und einem Head Mounted Display (HMD) diskutiert. [... aus der Einleitung]