Service-orientierte Architekturen in der industriellen Auftragsabwicklung: Identifikation und fachkonzeptionelle Spezifikationen von Services für ERP-/PPS-Systeme von Kleinserien- und Auftragsfertigern
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Berlin
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2007
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| Series: | Advances in information systems and management science; Bd. 36
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| adam_text | Titel: Service-orientierte Architekturen in der industriellen Auftragsabwicklung
Autor: Klose, Karsten
Jahr: 2007
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort..........................................................................................................................I
Vorwort............................................................................................................................III
Inhaltsverzeichnis.............................................................................................................V
Abbildungsverzeichnis..................................................................................................VII
Tabellenverzeichnis........................................................................................................IX
Abkürzungsverzeichnis..................................................................................................XI
1 Die industrielle Auftragsabwicklung als Anwendungsdomäne für
Service-orientierte Architekturen.................................................................................1
1.1 Ausgangssituation..................................................................................................1
1.2 Zielsetzung.............................................................................................................5
1.3 Wissenschaftstheoretische Positionierung.............................................................7
1.3.1 Explikation der Grundposition.....................................................................7
1.3.2 Explikation des Forschungsprozesses..........................................................8
1.4 Aufbau der Arbeit..................................................................................................9
2 Anwendungssysteme in der industriellen Auftragsabwicklung..................................13
2.1 Grundlagen der Produktionsplanung und -Steuerung..........................................13
2.1.1 Produktion..................................................................................................13
2.1.2 Planung.......................................................................................................20
2.1.3 Produktionsplanung und -Steuerung...........................................................26
2.1.3.1 Gegenstand der Produktionsplanung und -Steuerung.....................26
2.1.3.2 Einordnung der Produktionsplanung und -Steuerung in die
industrielle Auftragsabwicklung....................................................30
2.1.3.3 Y-CIM-Modell...............................................................................31
2.1.3.4 Grunddaten der Produktionsplanung und -Steuerung.....................33
2.1.3.5 Aufgaben der Produktionsplanung und -Steuerung........................39
2.2 Anwendungssysteme in der Produktionsplanung und -Steuerung.......................50
2.2.1 ERP-/PPS-Systeme und ihre historische Entwicklung...............................50
2.2.2 Kritische Würdigung und Entwicklungsbedarf..........................................54
2.2.2.1 Mangelnde Flexibilität herkömmlicher ERP-/PPS-Systeme..........54
2.2.2.2 Erweiterter Integrationsbedarf von ERP-/PPS-Systemen..............56
3 Service-orientierte Architekturen...............................................................................61
3.1 Grundlagen Service-orientierter Architekturen (SOA).......................................61
3.1.1 Einführung in das SOA-Konzept...............................................................61
3.1.2 Software-Architektur..................................................................................66
3.1.3 Service........................................................................................................70
3.1.4 Design-Prinzipien einer SOA.....................................................................73
3.1.5 Abstraktionsschichten und Bestandteile einer SOA...................................75
3.2 Technischer Entwurf einer Service-orientierten Architektur..............................79
3.2.1 Web Services als Basistechnologie............................................................79
3.2.2 Web Service Definition..............................................................................80
3.2.3 Dienstkommunikation und -transport auf Basis von SOAP.......................81
3.2.4 Dienstbeschreibung auf Basis von WSDL.................................................87
3.2.5 Dienstverzeichnis auf Basis von UDDI.....................................................90
VI
3.2.6 Ergänzungen der Basisstandards................................................................95
3.2.7 Dienstkomposition mittels WS-BPEL.....................................................100
3.2.8 Web Service Architektur..........................................................................103
3.3 Beurteilung der Einsatzpotenziale Service-orientierter Architekturen in der
industriellen Auftragsabwicklung......................................................................105
4 Entwicklung einer Methode zur Identifikation von Services für die industrielle
Auftragsabwicklung..................................................................................................111
4.1 Service-Identifikation........................................................................................111
4.1.1 Aufgabe der Service-Identifikation..........................................................111
4.1.2 Ansätze zur Service-Identifikation in Theorie und Praxis.......................114
4.1.3 Beurteilung der existierenden Ansätze.....................................................123
4.2 Entwicklung einer Methode zur Service-Identifikation....................................127
4.2.1 Grundlagen der Methodenentwicklung....................................................127
4.2.2 Vorgehen zur Entwicklung einer Methode zur Service-Identifikation.... 130
4.2.3 Umsetzung des Konzeptes für die Perspektive Service-Identifikation.... 135
4.2.3.1 Identifikation der Perspektive.......................................................136
4.2.3.2 Entwicklung des Analyseschemas................................................136
4.2.3.3 Formulierung der Leitfragen........................................................144
4.2.3.4 Integration der Methode in eine Prozessmodellierungstechnik.... 146
4.2.3.5 Dokumentation der Methode........................................................151
4.2.3.6 Evaluation.....................................................................................154
5 Identifikation und fachkonzeptionelle Spezifikation von Services für Kleinserien-
und Auftragsfertiger..................................................................................................155
5.1 Vorbereitungen zur Stakeholder-basierten Service-Analyse.............................156
5.1.1 Bestimmung des Analyseumfangs...........................................................156
5.1.2 Bestimmung der Stakeholder...................................................................159
5.1.3 Analyse und Auswahl von PPS-Referenzmodellen.................................164
5.2 Durchführung der Stakeholder-basierten Service-Analyse für die Prozesse
der Produktionsplanung.....................................................................................166
5.2.1 Angebotsbearbeitung................................................................................166
5.2.1.1 Prozess der Angebotsbearbeitung.................................................166
5.2.1.2 Service-Potenziale in der Angebotsbearbeitung...........................168
5.2.1.3 Konsolidierte Services der Angebotsbearbeitung........................186
5.2.2 Kundenauftragsbearbeitung.....................................................................190
5.2.2.1 Prozess der Kundenauftragsbearbeitung......................................190
5.2.2.2 Service-Potenziale in der Kundenauftragsbearbeitung................191
5.2.2.3 Konsolidierte Services der Kundenauftragsbearbeitung..............201
5.2.3 Materialwirtschaft....................................................................................204
5.2.3.1 Prozess der Materialwirtschaft.....................................................204
5.2.3.2 Service-Potenziale in der Materialwirtschaft...............................206
5.2.3.3 Konsolidierte Services der Materialwirtschaft.............................219
5.2.4 Kapazitätswirtschaft.................................................................................223
5.2.4.1 Prozess der Kapazitätswirtschaft..................................................223
5.2.4.2 Service-Potenziale in der Kapazitätswirtschaft............................225
5.2.4.3 Konsolidierte Services der Kapazitätswirtschaft..........................226
6 Zusammenfassung und Ausblick..............................................................................231
Literaturverzeichnis.......................................................................................................233
Anhang..........................................................................................................................257
VII
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1.1: Ziele der Arbeit...............................................................................................6
Abb. 1.2: Aufbau der Arbeit.........................................................................................11
Abb. 2.1: Das Produktionssystem als Subsystem der Unternehmung..........................15
Abb. 2.2: Makrostruktureines Produktionssystems.....................................................16
Abb. 2.3: Abgrenzung Informations- und Anwendungssystem...................................17
Abb. 2.4: Prinzip der rollierenden Planung..................................................................23
Abb. 2.5: MRP Il-Sukzessivplanungsansatz................................................................29
Abb. 2.6: PPS als Teil der industriellen Auftragsabwicklung......................................31
Abb. 2.7: Y-C1M Modell..............................................................................................32
Abb. 2.8: Grafische Darstellung einer Erzeugnisstruktur.............................................34
Abb. 2.9: Kalkulationsschema bei Zuschlagskalkulation.............................................40
Abb. 2.10: Kapazitätsangebot und Kapazitätsbedarf einer Betriebsmittelgruppe..........45
Abb. 3.1: Anwendungsarchitekturen im Überblick......................................................68
Abb. 3.2: Rollen bei der Interaktion von Diensten.......................................................72
Abb. 3.3: SOA-Design-Prinzipien................................................................................74
Abb. 3.4: Grundlegende Schichten und Bestandteile einer SOA.................................77
Abb. 3.5: SOAP Nodes und Message Path...................................................................82
Abb. 3.6: Grundstruktur einer SOAP-Nachricht..........................................................83
Abb. 3.7: Body einer Document-Style-SOAP-Nachricht.............................................84
Abb. 3.8: Java-Klasse für eine SOAP-RPC-Nachricht.................................................85
Abb. 3.9: Beispiel eines SOAP-Request......................................................................85
Abb. 3.10: Beispiel eines SOAP-Response....................................................................86
Abb. 3.11: Grundstruktur einer WSDL-Definition........................................................88
Abb. 3.12: Beziehungen der Elemente eines WSDL-Dokumentes in Form eines
ERM..............................................................................................................90
Abb. 3.13: Datentypen eines UDDI und deren Beziehungen in Form eines ERM........93
Abb. 3.14: Web Services Architecture Stack.................................................................96
Abb. 3.15: Aufbau einer Prozessdefinition mit WS-BPEL..........................................101
Abb. 3.16: Web Services-Architektur..........................................................................104
Abb. 4.1: Granularitätsproblematik innerhalb der Service-Identifikation..................112
Abb. 4.2: Service-Identifizierung und Implementierung nach ERL............................121
Abb. 4.3: Methodenbestandteile in Form eines ERM................................................132
Abb. 4.4: Phasenmodell zur Methodenentwicklung für die Service-Identifikation... 135
Abb. 4.5: Struktur des Service Blueprinting...............................................................138
Abb. 4.6: Ableitung von Kriterien zur Beurteilung der Service-Eignung von
Prozessmodellfunktionen............................................................................141
VIII
Abb. 4.7: Analyseschema zur Service-Identifikation.................................................143
Abb. 4.8: Modellierungsbeispiel und Basiselemente der EPK...................................147
Abb. 4.9: EPK-Erweiterungen für die Methode zur Service-Identifikation...............150
Abb. 4.10: Vorgehensmodell zur Methodenanwendung..............................................153
Abb. 5.1: Ordnungsrahmen und Untersuchungsbereich der Service-Analyse...........157
Abb. 5.2: Installiertes Analyseschema für die Service-Identifikation in der PPS... 163
Abb. 5.3: Prozess der Angebotsbearbeitung...............................................................167
Abb. 5.4: Service-Analyse zum Teilprozess Erfasse Kundenanfrage........................169
Abb. 5.5: Service-Analyse für den Teilprozess Führe technische
Angebotsklärung durch...............................................................................175
Abb. 5.6: Service-Analyse zum Teilprozess Erstelle Angebot für
kundenspezifische Variante........................................................................178
Abb. 5.7: Service-Analyse zum Teilprozess Erstelle Angebot (Sonderfertigung).....184
Abb. 5.8: Konsolidierte Service-Analyse der Angebotsbearbeitung..........................187
Abb. 5.9: Prozess der Kundenauftragsbearbeitung....................................................191
Abb. 5.10: Service-Analyse zum Teilprozess Aktualisiere Grunddaten......................193
Abb. 5.11: Service-Analyse zum Teilprozess Überprüfe Kunde und Kundenstamm...196
Abb. 5.12: Service-Analyse zum Teilprozess Erfasse Kundenauftrag........................200
Abb. 5.13: Konsolidierte Service-Analyse der Kundenauftragsbearbeitung................202
Abb. 5.14: Prozess der Materialwirtschaft...................................................................205
Abb. 5.15: Service-Analyse zum Teilprozess Führe Bedarfsplanung durch (I)..........207
Abb. 5.16: Service-Analyse zum Teilprozess Führe Bedarfsplanung durch (II).........208
Abb. 5.17: Service-Analyse zum Teilprozess Übernehme /Erzeuge Bestellung.........213
Abb. 5.18: Konsolidierte Service-Analyse der Materialwirtschaft..............................220
Abb. 5.19: Prozess der Kapazitätsterminierung...........................................................224
Abb. 5.20: Prozess des Kapazitätsabgleichs.................................................................225
Abb. 5.21: Konsolidierte Service-Analyse der Kapazitätsterminierung......................227
Abb. 5.22: Konsolidierte Service-Analyse des Kapazitätsabgleichs............................228
IX
Tabellenverzeichnis
Tab. 1.1: Morphologischer Kasten zur Charakterisierung der wissenschaftlichen
Grundposition der Arbeit................................................................................7
Tab. 1.2: Ergebnisse vor dem Hintergrund der Design Science Research Guidelines ..9
Tab. 2.1: Morphologischer Kasten zur Typisierung von Produktionsunternehmen.... 19
Tab. 2.2: Morphologischer Kasten zur Klassifikation von Planungen........................22
Tab. 3.1: SOA-Begriffsauffassungen...........................................................................62
Tab. 3.2: Überblick über grundlegende SOA-Leitbilder und Ausprägungsformen.....65
Tab. 3.3: Implikationen der grundlegenden SOA-Leitbilder und
Ausprägungsformen auf die Gestaltung von Software-Architekturen.........69
Tab. 3.4: Aktivitäten der BEPL-Spezifikation...........................................................103
Tab. 3.5: Selektion PPS-geeigneter SOA-Leitbilder und Ausprägungsformen.........108
Tab. 4.1: Gegenüberstellung bestehender Ansätze zur Service-Identifikation (I).....125
Tab. 4.2: Gegenüberstellung bestehender Ansätze zur Service-Identifikation (II)... 126
Tab. 4.3: Leitfragen für die Service-Identifikation (Übernahme).............................144
Tab. 4.4: Leitfragen für die Service-Identifikation (Sichtbarkeit).............................145
Tab. 5.1: Idealtypische Charakterisierung wichtiger Stakeholder von
Produktionsunternehmen............................................................................163
Tab. 5.2: Einsatzeignung von Referenzmodellen der PPS für die
Service-Identifikation.................................................................................165
Tab. 5.3: Services im Teilprozess Erfasse Kundenanfrage.......................................172
Tab. 5.4: Services im Teilprozess Führe technische Angebotsklärung durch...........176
Tab. 5.5: Services im Teilprozess Erstelle Angebot für kundenspezifische
Variante......................................................................................................182
Tab. 5.6: Services zur Funktion Überwache Angebot...............................................186
Tab. 5.7: Identifizierte Services der Angebotsbearbeitung (I)...................................188
Tab. 5.8: Identifizierte Services der Angebotsbearbeitung (II).................................189
Tab. 5.9: Services im Teilprozess Aktualisiere Grunddaten.....................................194
Tab. 5.10: Services im Teilprozess Überprüfe Kunde und Kundenstamm..................197
Tab. 5.11: Services im Teilprozess Erfasse Kundenauftrag........................................201
Tab. 5.12: Konsolidierte Services der Kundenauftragsbearbeitung (I).......................203
Tab. 5.13: Konsolidierte Services der Kundenauftragsbearbeitung (II)......................204
Tab. 5.14: Services im Teilprozess Führe Bedarfsplanung durch..............................211
Tab. 5.15: Services im Teilprozess Übernehme, erzeuge Bestellung..........................216
Tab. 5.16: Services im Teilprozess Übernehme Planaufträge....................................217
Tab. 5.17: Services im Teilprozess Versende Bestellung............................................218
Tab. 5.18: Services zur Funktion Überwache Angebot...............................................219
Tab. 5.19: Konsolidierte Services der Materialwirtschaft (I)......................................221
Tab. 5.20: Konsolidierte Services der Materialwirtschaft (II).....................................222
Tab. 5.21: Konsolidierte Services der Kapazitätswirtschaft........................................229
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