隨著資訊科技不斷進行，資訊電腦、資訊與網路通訊科技的整合應用，除了改變現今生活的全貌，而同時深入改變企業或政府組織的角色，以及其經營之道的理念與做法，此外嶄新的管理與決策工具，也輔助高階主管的管理作業。而一個成功的企業或政府組織為能彈性因應外在競爭及劇變環境，需使其內部之資訊互通整合，以達組織間之企業流程、工作流運作順暢，而發揮企業之最大效率。藉由新科技的輔助，企業除內部工作流流線化外，對外也可增加其回應能力，以及提高其競爭能力。 本研究採個案研究方式，依據所提出之建立工作流模型及工作流管理系統之方法，選定一個案組織進行驗證。以整合性跨部門之業務流程出發，建立組織之業務流程模型，經流程分析及問題探討後，提出一套建議未來合理之業務流程模型，依未來合理之業務流程建立工作流模型，並進一定定義及強化資訊系統自動追蹤及稽催之角色，設計工作流管理系統。於所有活動均被正式定義以及追蹤管理之下，對於各項活動執行之作業成本及其績效，均能明確記載，因此可提供每年或外在環境改變時，進行對業務流程之檢討，再啟動本研究提出之方法，而每一次之檢討，可助於組織重新設計執行績效更佳之業務流程及工作流。

Este trabalho descreve a avaliação do Processo Unificado Rational (RUP) realizada com base no Modelo de Maturidade da Capacitação (CMM ou SW-CMM), e a utilização de um sistema de gerência de workflow comercial, Exchange 2000 Server, na implementação de um protótipo de um ambiente de apoio a este processo, chamado de Ambiente de Gerenciamento de Projetos (AGP). O Processo Unificado Rational (RUP) foi avaliado com relação às práticas-chave descritas pelo Modelo de Maturidade da Capacitação (CMM) do Software Engineering Institute (SEI), da Carnegie Mellon University. A avaliação identificou o suporte fornecido por este modelo de processo às organizações que desejam alcançar níveis 2 e 3 do CMM. A avaliação resultou na elaboração de propostas para complementar as macro-atividades (Core Workflows) do RUP, visando satisfazer as práticas-chave do CMM. O CMM apresenta um modelo de avaliação de processo que busca atingir a maturidade dos processos da organização, é específico para o desenvolvimento de software, os aspectos de melhoria contínua são fortemente evidenciados e várias organizações já estão utilizando-o com sucesso. O RUP surgiu como uma proposta de unificar as melhores práticas de desenvolvimento de software. Foi experimentada a utilização de um sistema de gerência de workflow, de fato um servidor de colaboração, para apoiar o processo de desenvolvimento de software. A ferramenta desenvolvida foi avaliada com base em requisitos considerados, por alguns autores da área, desejáveis em um ambiente de apoio ao processo de desenvolvimento. O protótipo do ambiente de gerenciamento de projetos é uma ferramenta de suporte baseada na Web, que visa auxiliar os gerentes de projeto de software nas atividades de gerenciamento e controle, e ajudar na interação e troca de informações entre os membros da equipe de desenvolvimento. O Processo Unificado apresenta uma abordagem bem-definida dos processos de engenharia de software e de gerenciamento de projetos de software, mas não se concentra em atividades de gerenciamento de sistemas. Ele apresenta lacunas em atividades envolvendo gerenciamento de recursos humanos, gerenciamento de custos e gerenciamento de aquisição. AGP é uma ferramenta flexível que pode ser acessada pela Internet, suporta a colaboração entre os membros de uma equipe, e oferece os benefícios da Web, como navegação intuitiva através de links e páginas. Esta ferramenta ajuda no suporte ao gerenciamento, fornecendo opções para planejar e monitorar o projeto, e suporta eventos, como mudança de estados, e comunicação aos usuários de suas novas tarefas. / This master dissertation describes the assessment of the Rational Unified Process (RUP) based on the Capability Maturity Model for Software (SW-CMM or CMM), and the implementation of a prototype tool to support this process based on of-the-shelf Workflow Management System, Exchange 2000 Server. The prototype developed is called Project Management Environment (PME). Rational Unified Process (RUP) was assessed based on the key practices described for the Capability Maturity Model (CMM) at the Carnegie Mellon Software Engineering Institute. The assessment identified the facilities that RUP offers to support an organization aiming at CMM levels 2 and 3. The assessment resulted in the elaboration of propositions to complement the Rational Unified Process in order to satisfy the key process areas of CMM. CMM shows a process model that is far fetched to reach the process maturity of an organization, is specific for the software development, and strongly emphasizes the aspects of continuous improvement and several organizations already used it with success. RUP describes how to apply best practices of software engineering. It was experimented the use of a Workflow Management System, in fact a collaboration server, to support the software development process. The experimental environment was assessed considering the requirements identified by various researchers for an environment to effectively support a software development process. The prototype software development environment is a web-based process support system, which provides means to assist the management of software development projects and help the interaction and exchange of information between disperse members of a development. The Rational Unified Process presents a well defined approach on software project management and software engineering processes, but it is not an approach centered on systems management concerns. Therefore it lacks activities involving issues as cost management, human resource management, communications management, and procurement management. PME is a flexible tool that can be accessed through the Internet, supporting the collaboration between team members, and offering the benefits of the Web, with intuitive navigation through of links and pages. It helps to support management control, providing options to plan and monitor the project, and supports events of the process, as changing states, and communicates users of their attributed tasks.

Este trabalho descreve a avaliação do Processo Unificado Rational (RUP) realizada com base no Modelo de Maturidade da Capacitação (CMM ou SW-CMM), e a utilização de um sistema de gerência de workflow comercial, Exchange 2000 Server, na implementação de um protótipo de um ambiente de apoio a este processo, chamado de Ambiente de Gerenciamento de Projetos (AGP). O Processo Unificado Rational (RUP) foi avaliado com relação às práticas-chave descritas pelo Modelo de Maturidade da Capacitação (CMM) do Software Engineering Institute (SEI), da Carnegie Mellon University. A avaliação identificou o suporte fornecido por este modelo de processo às organizações que desejam alcançar níveis 2 e 3 do CMM. A avaliação resultou na elaboração de propostas para complementar as macro-atividades (Core Workflows) do RUP, visando satisfazer as práticas-chave do CMM. O CMM apresenta um modelo de avaliação de processo que busca atingir a maturidade dos processos da organização, é específico para o desenvolvimento de software, os aspectos de melhoria contínua são fortemente evidenciados e várias organizações já estão utilizando-o com sucesso. O RUP surgiu como uma proposta de unificar as melhores práticas de desenvolvimento de software. Foi experimentada a utilização de um sistema de gerência de workflow, de fato um servidor de colaboração, para apoiar o processo de desenvolvimento de software. A ferramenta desenvolvida foi avaliada com base em requisitos considerados, por alguns autores da área, desejáveis em um ambiente de apoio ao processo de desenvolvimento. O protótipo do ambiente de gerenciamento de projetos é uma ferramenta de suporte baseada na Web, que visa auxiliar os gerentes de projeto de software nas atividades de gerenciamento e controle, e ajudar na interação e troca de informações entre os membros da equipe de desenvolvimento. O Processo Unificado apresenta uma abordagem bem-definida dos processos de engenharia de software e de gerenciamento de projetos de software, mas não se concentra em atividades de gerenciamento de sistemas. Ele apresenta lacunas em atividades envolvendo gerenciamento de recursos humanos, gerenciamento de custos e gerenciamento de aquisição. AGP é uma ferramenta flexível que pode ser acessada pela Internet, suporta a colaboração entre os membros de uma equipe, e oferece os benefícios da Web, como navegação intuitiva através de links e páginas. Esta ferramenta ajuda no suporte ao gerenciamento, fornecendo opções para planejar e monitorar o projeto, e suporta eventos, como mudança de estados, e comunicação aos usuários de suas novas tarefas. / This master dissertation describes the assessment of the Rational Unified Process (RUP) based on the Capability Maturity Model for Software (SW-CMM or CMM), and the implementation of a prototype tool to support this process based on of-the-shelf Workflow Management System, Exchange 2000 Server. The prototype developed is called Project Management Environment (PME). Rational Unified Process (RUP) was assessed based on the key practices described for the Capability Maturity Model (CMM) at the Carnegie Mellon Software Engineering Institute. The assessment identified the facilities that RUP offers to support an organization aiming at CMM levels 2 and 3. The assessment resulted in the elaboration of propositions to complement the Rational Unified Process in order to satisfy the key process areas of CMM. CMM shows a process model that is far fetched to reach the process maturity of an organization, is specific for the software development, and strongly emphasizes the aspects of continuous improvement and several organizations already used it with success. RUP describes how to apply best practices of software engineering. It was experimented the use of a Workflow Management System, in fact a collaboration server, to support the software development process. The experimental environment was assessed considering the requirements identified by various researchers for an environment to effectively support a software development process. The prototype software development environment is a web-based process support system, which provides means to assist the management of software development projects and help the interaction and exchange of information between disperse members of a development. The Rational Unified Process presents a well defined approach on software project management and software engineering processes, but it is not an approach centered on systems management concerns. Therefore it lacks activities involving issues as cost management, human resource management, communications management, and procurement management. PME is a flexible tool that can be accessed through the Internet, supporting the collaboration between team members, and offering the benefits of the Web, with intuitive navigation through of links and pages. It helps to support management control, providing options to plan and monitor the project, and supports events of the process, as changing states, and communicates users of their attributed tasks.

Este trabalho descreve a avaliação do Processo Unificado Rational (RUP) realizada com base no Modelo de Maturidade da Capacitação (CMM ou SW-CMM), e a utilização de um sistema de gerência de workflow comercial, Exchange 2000 Server, na implementação de um protótipo de um ambiente de apoio a este processo, chamado de Ambiente de Gerenciamento de Projetos (AGP). O Processo Unificado Rational (RUP) foi avaliado com relação às práticas-chave descritas pelo Modelo de Maturidade da Capacitação (CMM) do Software Engineering Institute (SEI), da Carnegie Mellon University. A avaliação identificou o suporte fornecido por este modelo de processo às organizações que desejam alcançar níveis 2 e 3 do CMM. A avaliação resultou na elaboração de propostas para complementar as macro-atividades (Core Workflows) do RUP, visando satisfazer as práticas-chave do CMM. O CMM apresenta um modelo de avaliação de processo que busca atingir a maturidade dos processos da organização, é específico para o desenvolvimento de software, os aspectos de melhoria contínua são fortemente evidenciados e várias organizações já estão utilizando-o com sucesso. O RUP surgiu como uma proposta de unificar as melhores práticas de desenvolvimento de software. Foi experimentada a utilização de um sistema de gerência de workflow, de fato um servidor de colaboração, para apoiar o processo de desenvolvimento de software. A ferramenta desenvolvida foi avaliada com base em requisitos considerados, por alguns autores da área, desejáveis em um ambiente de apoio ao processo de desenvolvimento. O protótipo do ambiente de gerenciamento de projetos é uma ferramenta de suporte baseada na Web, que visa auxiliar os gerentes de projeto de software nas atividades de gerenciamento e controle, e ajudar na interação e troca de informações entre os membros da equipe de desenvolvimento. O Processo Unificado apresenta uma abordagem bem-definida dos processos de engenharia de software e de gerenciamento de projetos de software, mas não se concentra em atividades de gerenciamento de sistemas. Ele apresenta lacunas em atividades envolvendo gerenciamento de recursos humanos, gerenciamento de custos e gerenciamento de aquisição. AGP é uma ferramenta flexível que pode ser acessada pela Internet, suporta a colaboração entre os membros de uma equipe, e oferece os benefícios da Web, como navegação intuitiva através de links e páginas. Esta ferramenta ajuda no suporte ao gerenciamento, fornecendo opções para planejar e monitorar o projeto, e suporta eventos, como mudança de estados, e comunicação aos usuários de suas novas tarefas. / This master dissertation describes the assessment of the Rational Unified Process (RUP) based on the Capability Maturity Model for Software (SW-CMM or CMM), and the implementation of a prototype tool to support this process based on of-the-shelf Workflow Management System, Exchange 2000 Server. The prototype developed is called Project Management Environment (PME). Rational Unified Process (RUP) was assessed based on the key practices described for the Capability Maturity Model (CMM) at the Carnegie Mellon Software Engineering Institute. The assessment identified the facilities that RUP offers to support an organization aiming at CMM levels 2 and 3. The assessment resulted in the elaboration of propositions to complement the Rational Unified Process in order to satisfy the key process areas of CMM. CMM shows a process model that is far fetched to reach the process maturity of an organization, is specific for the software development, and strongly emphasizes the aspects of continuous improvement and several organizations already used it with success. RUP describes how to apply best practices of software engineering. It was experimented the use of a Workflow Management System, in fact a collaboration server, to support the software development process. The experimental environment was assessed considering the requirements identified by various researchers for an environment to effectively support a software development process. The prototype software development environment is a web-based process support system, which provides means to assist the management of software development projects and help the interaction and exchange of information between disperse members of a development. The Rational Unified Process presents a well defined approach on software project management and software engineering processes, but it is not an approach centered on systems management concerns. Therefore it lacks activities involving issues as cost management, human resource management, communications management, and procurement management. PME is a flexible tool that can be accessed through the Internet, supporting the collaboration between team members, and offering the benefits of the Web, with intuitive navigation through of links and pages. It helps to support management control, providing options to plan and monitor the project, and supports events of the process, as changing states, and communicates users of their attributed tasks.

Utbildning för slutanvändare av IT-system på arbetsplatsen är en dyr och tidskrävande affär. Trots att mycket information om systemen tas fram under utvecklingenav systemet, i form av kravdokument och annan dokumentation, används den informationen sällan i utbildningssyfte. Företaget Multisoft önskadeundersöka hur den dokumentation de tar fram under utvecklingen av skräddarsyddaverksamhetssystem åt olika företag, kallade Softadmin R -system, kananvändas i utbildningssyfte.Syftet med detta examensarbete var att identifiera vilka lärbehov slutanvändareav verksamhetssystem utvecklade av företaget Multisoft har. Baserat på dessa lärbehov undersöktes hur den dokumentation som tas fram under utvecklingenskulle kunna nyttjas i utbildningssyfte. En kvalitativ undersökning med narrativa semistrukturerade intervjuer genomfördes med slutanvändare och projektdeltagare hos sex olika företag som implementeratett Softadmin R -system inom de senaste två åren. Projektdeltagarna hade varit involverade under utvecklingen från kundföretagets sida och slutanvändarnahade inte varit involverade i utvecklingen. Tio intervjuer genomfördes och en tematisk analys utfördes på intervjutranskriptionerna. Framtagna teman tolkades utifrån en kognitivistisk syn på lärande. Resultatet från analys av intervjuerna pekar på att slutanvändare vill kunna lära sig genom att testa sig runt i systemet. Slutanvändare vill lära sig genomatt få information visuellt och inte enbart via text. Ett utbildningsmaterial om ett Softadmin R -system ska inte kräva tidigare kunskap om systemet för attvara tillgängligt. Vidare indikerar resultatet att slutanvändare upplever att systemen har en komplex affärslogik där det är svårt att förstå hur systemet solika processer påverkar varandra. Övergången från ett gammalt system till det nya kan innebära svårigheter i lärandet för slutanvändarna. Avsaknad avstruktur då slutanvändarna lärde sig använda systemet identifierades som ett problem. Ett förslag på struktur för ett utbildningsmaterial har tagits fram. Detta utbildivningsmaterial är tänkt att använda information från den dokumentation som tas fram under utvecklingen av Softadmin R -system. Denna användning av dokumentationen skulle i nuläget behöva göras manuellt med viss anpassning. Förslag på hur det kan automatiseras har presenterats. Funktionella krav på ett system för framtagning och underhåll av den informationsom krävs för det föreslagna utbildningsmaterialet har presenterats. När Softadmin R -system som utbildningsmaterialet berör uppdateras möjliggörsystemet uppdatering av utbildningsmaterialet. Systemet möjliggör även framtagning av utbildningsmaterial anpassat för en viss yrkesroll. / End user training of IT systems at the workplace is an expensive and time consuming ordeal. Despite a lot of information about the systems being produced during development of the system, in the form of requirement documents and other documentation, the information is seldom used for educational purposes. Multisoft wished to explore how the documentation produced during the development of their tailor-made business systems, named Softadmin R systems, can be used for educational purposes.The purpose of this master thesis was to identify what learning-needs end users have in regards to business systems developed by the company Multisoft. Based on these learning-needs an investigation would be placed on how the documentation produced during development could be used for educational purposes. A qualitative study with narrative semi-structured interviews was conducted with end users and project participants at six different companies that had implemented a Softadmin R system at their workplace within the last two years. The project participants had been involved from the customer company’s side during the development whereas the end users had not been involved. Ten interviews were conducted and a the matic analysis was performed on the interview transcripts. Procured themes were then interpreted from a cognitiveperspective on learning. The results indicated that end users want to be able to learn by trying to use the system themselves. End users want to learn by getting information visually and not only via text. A training material for a Softadmin R system should not require prior knowledge about the system to be available to the learner. Furthermore the results indicate that end users feel the systems have a complex business logic where it is difficult to understand how the different processes in the system affect each other. The transition from an old system to a new system can be problematic to the end users’ learning. A lack of structure in the end users’ learning of the system was identified as an issue.

Scientific Workflows bieten flexible Möglichkeiten für die Modellierung und den Austausch komplexer Arbeitsabläufe zur Analyse wissenschaftlicher Daten. In den letzten Jahrzehnten sind verschiedene Systeme entstanden, die den Entwurf, die Ausführung und die Verwaltung solcher Scientific Workflows unterstützen und erleichtern. In mehreren wissenschaftlichen Disziplinen wachsen die Mengen zu verarbeitender Daten inzwischen jedoch schneller als die Rechenleistung und der Speicherplatz verfügbarer Rechner. Parallelisierung und verteilte Ausführung werden häufig angewendet, um mit wachsenden Datenmengen Schritt zu halten. Allerdings sind die durch verteilte Infrastrukturen bereitgestellten Ressourcen häufig heterogen, instabil und unzuverlässig. Um die Skalierbarkeit solcher Infrastrukturen nutzen zu können, müssen daher mehrere Anforderungen erfüllt sein: Scientific Workflows müssen parallelisiert werden. Simulations-Frameworks zur Evaluation von Planungsalgorithmen müssen die Instabilität verteilter Infrastrukturen berücksichtigen. Adaptive Planungsalgorithmen müssen eingesetzt werden, um die Nutzung instabiler Ressourcen zu optimieren. Hadoop oder ähnliche Systeme zur skalierbaren Verwaltung verteilter Ressourcen müssen verwendet werden. Diese Dissertation präsentiert neue Lösungen für diese Anforderungen. Zunächst stellen wir DynamicCloudSim vor, ein Simulations-Framework für Cloud-Infrastrukturen, welches verschiedene Aspekte der Variabilität adäquat modelliert. Im Anschluss beschreiben wir ERA, einen adaptiven Planungsalgorithmus, der die Ausführungszeit eines Scientific Workflows optimiert, indem er Heterogenität ausnutzt, kritische Teile des Workflows repliziert und sich an Veränderungen in der Infrastruktur anpasst. Schließlich präsentieren wir Hi-WAY, eine Ausführungsumgebung die ERA integriert und die hochgradig skalierbare Ausführungen in verschiedenen Sprachen beschriebener Scientific Workflows auf Hadoop ermöglicht. / Scientific workflows provide a means to model, execute, and exchange the increasingly complex analysis pipelines necessary for today's data-driven science. Over the last decades, scientific workflow management systems have emerged to facilitate the design, execution, and monitoring of such workflows. At the same time, the amounts of data generated in various areas of science outpaced hardware advancements. Parallelization and distributed execution are generally proposed to deal with increasing amounts of data. However, the resources provided by distributed infrastructures are subject to heterogeneity, dynamic performance changes at runtime, and occasional failures. To leverage the scalability provided by these infrastructures despite the observed aspects of performance variability, workflow management systems have to progress: Parallelization potentials in scientific workflows have to be detected and exploited. Simulation frameworks, which are commonly employed for the evaluation of scheduling mechanisms, have to consider the instability encountered on the infrastructures they emulate. Adaptive scheduling mechanisms have to be employed to optimize resource utilization in the face of instability. State-of-the-art systems for scalable distributed resource management and storage, such as Apache Hadoop, have to be supported. This dissertation presents novel solutions for these aspirations. First, we introduce DynamicCloudSim, a cloud computing simulation framework that is able to adequately model the various aspects of variability encountered in computational clouds. Secondly, we outline ERA, an adaptive scheduling policy that optimizes workflow makespan by exploiting heterogeneity, replicating bottlenecks in workflow execution, and adapting to changes in the underlying infrastructure. Finally, we present Hi-WAY, an execution engine that integrates ERA and enables the highly scalable execution of scientific workflows written in a number of languages on Hadoop.

Aktuelle Entwicklungen führen zu komplexeren Produktionssystemen, insbesondere in der variantenreichen Serienfertigung. Als Folge bestehen erhebliche Herausforderungen darin, die technische Kapazität mit strategischem Zeithorizont effizient, transparent und flexibel zu planen. Da zahlreiche Abhängigkeiten berücksichtigt werden müssen, ist in der Praxis festzustellen, dass sich Vollständigkeit und Verständlichkeit der Modelle ausschließen. Zur Lösung dieses Zielkonflikts wird ein softwaregestützter Workflow vorgeschlagen, welcher in der neu entwickelten Software AURELIE realisiert wurde. Der Workflow basiert auf der grafischen Modellierung eines geplanten Systems von Wertströmen, der automatischen Validierung und Transformation des grafischen Modells und der automatischen Optimierung des resultierenden mathematischen Modells. Den Ausgangspunkt bildet ein grafisches Modell, das nicht nur verständlich ist, sondern auch das System in seiner Komplexität vollständig widerspiegelt. Aus Sicht der Forschung liegt der wesentliche Beitrag neben einer formalen Systembeschreibung und dem Aufzeigen der Forschungslücke in der Entwicklung der notwendigen Modelle und Algorithmen. Der Neuheitsgrad ist durch den ganzheitlichen Lösungsansatz gegeben, dessen Umsetzbarkeit durch die Software AURELIE belegt wird. Aus Sicht der Praxis werden die Effizienz, Transparenz und Flexibilität im Planungsprozess signifikant gesteigert. Dies wird durch die weltweite Einführung der Software AURELIE an den Standorten der Bosch Rexroth AG bestätigt.:Vorwort Referat Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Algorithmenverzeichnis 1 Einführung 1.1 Ausgangssituation: Potenziale in der Planung 1.2 Problembeschreibung und Einordnung der Dissertation 1.3 Lösungsansatz: softwaregestützter Workflow 1.4 Forschungsfragen und Aufbau der Arbeit 2 Lösungsvorbereitung: Systemanalyse 2.1 Kontext: strategische Planung technischer Kapazität in der Serienfertigung 2.2 Systemstruktur: rekursive Zusammensetzung von Wertströmen 2.2.1 Prozessschritte, Stückzahlverteilung und Verknüpfungstypen 2.2.2 Prozesse und Wertströme 2.3 Systemschnittstelle: Funktionen der Eingaben und Ausgaben 2.3.1 Materialfluss: Bereitstellung von Komponenten für Produkte 2.3.2 Informationsfluss: Planung der Produktion 2.4 Grundlagen der Kalkulation: einfacher Fall eines Prozessschritts 2.4.1 Taktzeiten, Nutzungsgrad und Betriebsmittelzeit 2.4.2 Kapazität, Auslastung und Investitionen 2.5 Erweiterung der Kalkulation: allgemeiner Fall verknüpfter Prozessschritte 2.5.1 Sequenzielle Verknüpfung Beispiel SQ1 Beispiel SQ2 Beispiel SQ3 2.5.2 Alternative Verknüpfung Beispiel AL1 Beispiel AL2 Beispiel AL3 2.5.3 Selektive Verknüpfung Beispiel SL1 Beispiel SL2 2.6 Anforderungen in Bezug auf die Modellierung und die Optimierung 2.6.1 Kategorisierung möglicher Anforderungen 2.6.2 Formulierung der essenziellen Anforderungen 3 Stand der Technik 3.1 Auswahl zu evaluierender Softwaretypen 3.2 Software zur Erstellung von Tabellenkalkulationen 3.2.1 Beispiel: Microsoft Excel 3.2.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 3.3 Software zur Materialflusssimulation 3.3.1 Beispiel: Siemens Plant Simulation 3.3.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 3.4 Software für Supply Chain Management 3.4.1 Beispiel: SAP APO Supply Network Planning 3.4.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 3.5 Software zur Prozessmodellierung 3.5.1 Beispiel: BPMN mit idealem Interpreter und Optimierer 3.5.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 3.6 Fazit: Bedarf nach einer neuen Entwicklung 4 Lösungsschritt I: grafische Modellierung und Modelltransformation 4.1 Kurzeinführung: Graphentheorie und Komplexität 4.1.1 Graphentheorie 4.1.2 Komplexität von Algorithmen 4.2 Modellierung eines Systems durch Wertstromgraphen 4.2.1 Grafische Modellstruktur: Knoten und Kanten 4.2.2 Modellelemente: Quellen, Senken, Ressourcen und Flusspunkte 4.3 Validierung eines grafischen Modells 4.3.1 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 4.3.2 Beschreibung der Algorithmen 4.3.3 Beweis der Zeitkomplexität 4.4 Transformation eines grafischen Modells in ein mathematisches Modell 4.4.1 Mathematische Modellstruktur: Matrizen und Folgen 4.4.2 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 4.4.3 Beschreibung der Algorithmen 4.4.4 Beweis der Zeitkomplexität 4.5 Umsetzung in der Software AURELIE 4.5.1 Funktionsübersicht und Benutzerführung 4.5.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 4.6 Fazit: Erreichen des vorgegebenen Entwicklungsziels 5 Lösungsschritt II: mathematische Optimierung 5.1 Kurzeinführung: lineare Optimierung und Korrektheit 5.1.1 Lineare Optimierung 5.1.2 Korrektheit von Algorithmen 5.2 Maximierung der Kapazitäten 5.2.1 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 5.2.2 Beschreibung des Algorithmus 5.2.3 Beweis der Korrektheit und Zeitkomplexität 5.3 Minimierung der Investitionen 5.3.1 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 5.3.2 Beschreibung des Algorithmus 5.3.3 Beweis der Korrektheit und Zeitkomplexität 5.4 Optimierung der Auslastung 5.4.1 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 5.4.2 Beschreibung des Algorithmus 5.4.3 Beweis der Korrektheit und Zeitkomplexität 5.5 Umsetzung in der Software AURELIE 5.5.1 Funktionsübersicht und Benutzerführung 5.5.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 5.5.3 Wesentliche Erweiterungen 5.5.4 Validierung der Optimierungsergebnisse 5.6 Fazit: Erreichen des vorgegebenen Entwicklungsziels 6 Schluss 6.1 Zusammenfassung der Ergebnisse 6.2 Implikationen für Forschung und planerische Praxis 6.3 Ausblick: mögliche Weiterentwicklungen A Technische Dokumentation A.1 Algorithmen, Teil I: grafische Modellierung und Modelltransformation A.1.1 Nichtrekursive Breitensuche von Knoten in einem Graphen A.1.2 Rekursive Breitensuche von Knoten in einem Graphen A.1.3 Nichtrekursive Tiefensuche von Knoten in einem Graphen A.1.4 Rekursive Tiefensuche von Knoten in einem Graphen A.1.5 Traversierung der Kanten eines grafischen Modells A.1.6 Validierung eines grafischen Modells A.1.7 Traversierung der Knoten eines grafischen Modells A.1.8 Transformation eines grafischen Modells A.2 Algorithmen, Teil II: mathematische Optimierung A.2.1 Minimierung einer allgemeinen linearen Zielfunktion A.2.2 Maximierung der technischen Kapazitäten A.2.3 Minimierung der Überlastung (Komponenten größer als eins) A.2.4 Optimierung der Auslastung (alle Komponenten) Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis Index Literaturverzeichnis / Recent developments lead to increasingly complex production systems, especially in the case of series production with a great number of variants. As a result, considerable challenges exist in planning the technical capacity with strategic time horizon efficiently, transparently and flexibly. Since numerous interdependencies must be considered, it can be observed in practice that completeness and understandability of the models are mutually exclusive. To solve this conflict of objectives, a software-based workflow is proposed, which was implemented in the newly developed software AURELIE. The workflow relies on the graphical modeling of a planned system of value streams, the automated validation and transformation of the graphical model and the automated optimization of the resulting mathematical model. The starting point is a graphical model, which is not only understandable, but also reflects the system completely with respect to its complexity. From a research perspective, the essential contribution, besides a formal system description and the identification of the research gap, lies in the development of the required models and algorithms. The degree of novelty is given by the holistic solution approach, which is proven feasible by the software AURELIE. From a practical perspective, efficiency, transparency and flexibility in the planning process are significantly increased. This is confirmed by the worldwide implementation of the software AURELIE at the locations of Bosch Rexroth AG.:Vorwort Referat Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Algorithmenverzeichnis 1 Einführung 1.1 Ausgangssituation: Potenziale in der Planung 1.2 Problembeschreibung und Einordnung der Dissertation 1.3 Lösungsansatz: softwaregestützter Workflow 1.4 Forschungsfragen und Aufbau der Arbeit 2 Lösungsvorbereitung: Systemanalyse 2.1 Kontext: strategische Planung technischer Kapazität in der Serienfertigung 2.2 Systemstruktur: rekursive Zusammensetzung von Wertströmen 2.2.1 Prozessschritte, Stückzahlverteilung und Verknüpfungstypen 2.2.2 Prozesse und Wertströme 2.3 Systemschnittstelle: Funktionen der Eingaben und Ausgaben 2.3.1 Materialfluss: Bereitstellung von Komponenten für Produkte 2.3.2 Informationsfluss: Planung der Produktion 2.4 Grundlagen der Kalkulation: einfacher Fall eines Prozessschritts 2.4.1 Taktzeiten, Nutzungsgrad und Betriebsmittelzeit 2.4.2 Kapazität, Auslastung und Investitionen 2.5 Erweiterung der Kalkulation: allgemeiner Fall verknüpfter Prozessschritte 2.5.1 Sequenzielle Verknüpfung Beispiel SQ1 Beispiel SQ2 Beispiel SQ3 2.5.2 Alternative Verknüpfung Beispiel AL1 Beispiel AL2 Beispiel AL3 2.5.3 Selektive Verknüpfung Beispiel SL1 Beispiel SL2 2.6 Anforderungen in Bezug auf die Modellierung und die Optimierung 2.6.1 Kategorisierung möglicher Anforderungen 2.6.2 Formulierung der essenziellen Anforderungen 3 Stand der Technik 3.1 Auswahl zu evaluierender Softwaretypen 3.2 Software zur Erstellung von Tabellenkalkulationen 3.2.1 Beispiel: Microsoft Excel 3.2.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 3.3 Software zur Materialflusssimulation 3.3.1 Beispiel: Siemens Plant Simulation 3.3.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 3.4 Software für Supply Chain Management 3.4.1 Beispiel: SAP APO Supply Network Planning 3.4.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 3.5 Software zur Prozessmodellierung 3.5.1 Beispiel: BPMN mit idealem Interpreter und Optimierer 3.5.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 3.6 Fazit: Bedarf nach einer neuen Entwicklung 4 Lösungsschritt I: grafische Modellierung und Modelltransformation 4.1 Kurzeinführung: Graphentheorie und Komplexität 4.1.1 Graphentheorie 4.1.2 Komplexität von Algorithmen 4.2 Modellierung eines Systems durch Wertstromgraphen 4.2.1 Grafische Modellstruktur: Knoten und Kanten 4.2.2 Modellelemente: Quellen, Senken, Ressourcen und Flusspunkte 4.3 Validierung eines grafischen Modells 4.3.1 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 4.3.2 Beschreibung der Algorithmen 4.3.3 Beweis der Zeitkomplexität 4.4 Transformation eines grafischen Modells in ein mathematisches Modell 4.4.1 Mathematische Modellstruktur: Matrizen und Folgen 4.4.2 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 4.4.3 Beschreibung der Algorithmen 4.4.4 Beweis der Zeitkomplexität 4.5 Umsetzung in der Software AURELIE 4.5.1 Funktionsübersicht und Benutzerführung 4.5.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 4.6 Fazit: Erreichen des vorgegebenen Entwicklungsziels 5 Lösungsschritt II: mathematische Optimierung 5.1 Kurzeinführung: lineare Optimierung und Korrektheit 5.1.1 Lineare Optimierung 5.1.2 Korrektheit von Algorithmen 5.2 Maximierung der Kapazitäten 5.2.1 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 5.2.2 Beschreibung des Algorithmus 5.2.3 Beweis der Korrektheit und Zeitkomplexität 5.3 Minimierung der Investitionen 5.3.1 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 5.3.2 Beschreibung des Algorithmus 5.3.3 Beweis der Korrektheit und Zeitkomplexität 5.4 Optimierung der Auslastung 5.4.1 Ziel, Grundidee und Datenstrukturen 5.4.2 Beschreibung des Algorithmus 5.4.3 Beweis der Korrektheit und Zeitkomplexität 5.5 Umsetzung in der Software AURELIE 5.5.1 Funktionsübersicht und Benutzerführung 5.5.2 Erfüllungsgrad der Anforderungen 5.5.3 Wesentliche Erweiterungen 5.5.4 Validierung der Optimierungsergebnisse 5.6 Fazit: Erreichen des vorgegebenen Entwicklungsziels 6 Schluss 6.1 Zusammenfassung der Ergebnisse 6.2 Implikationen für Forschung und planerische Praxis 6.3 Ausblick: mögliche Weiterentwicklungen A Technische Dokumentation A.1 Algorithmen, Teil I: grafische Modellierung und Modelltransformation A.1.1 Nichtrekursive Breitensuche von Knoten in einem Graphen A.1.2 Rekursive Breitensuche von Knoten in einem Graphen A.1.3 Nichtrekursive Tiefensuche von Knoten in einem Graphen A.1.4 Rekursive Tiefensuche von Knoten in einem Graphen A.1.5 Traversierung der Kanten eines grafischen Modells A.1.6 Validierung eines grafischen Modells A.1.7 Traversierung der Knoten eines grafischen Modells A.1.8 Transformation eines grafischen Modells A.2 Algorithmen, Teil II: mathematische Optimierung A.2.1 Minimierung einer allgemeinen linearen Zielfunktion A.2.2 Maximierung der technischen Kapazitäten A.2.3 Minimierung der Überlastung (Komponenten größer als eins) A.2.4 Optimierung der Auslastung (alle Komponenten) Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis Index Literaturverzeichnis