Konzeptionelles Architekturmodell für die SOA-basierten IT-Services in der Elektrizitätswirtschaft:
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2008
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Kurzfassung.i
Abbildungsverzeichnis.vii
Tabellenverzeichnis.x
Listingsverzeichnis.xi
Abkürzungsverzeichnis.xii
1. Einleitung.1
1.1. Ausgangssituation und Motivation.1
1.2. Zielsetzung, Fragestellung und Abgrenzung.4
1.3. Hintergrund der Arbeit.9
1.4. Methodik der Bearbeitung.10
1.5. Aufbau der Arbeit.11
2. Allgemeine Grundlagen für IT-Anwendungen für EVU.15
2.1. Rahmenbedingungen.15
2.1.1. Ordnungsrechtlicher Rahmen.16
2.1.2. Aktuelle Marktentwicklung.17
2.2. Status Quo von IT-Lösungen in der Elektrizitätswirtschaft.19
2.2.1. Neue Herausforderungen.20
2.2.2. IT-Systemlandschaft in der Elektrizitätswirtschaft.21
2.2.2.1. IT-Systeme für die wirtschaftliche Stromerzeugung.23
2.2.2.2. IT-Systeme für den sicheren Stromhandel.24
2.2.2.3. IT-Systeme für den effizienten Netzbetrieb.25
2.2.2.4. IT-Systeme für Vertrieb Service.27
2.3. IT-Service als neues Geschäftsfeld.29
2.3.1. Forderung neuer strategischer Geschäftsfelder.30
2.3.2. IT-Service als neues strategisches Geschäftsfeld.31
2.3.3. Aktueller Zustand der IT-Services.34
3. Analyse des Service-Szenarios und der Anforderungen.39
3.1. Analyse des Service-Szenarios.39
3.1.1. Skizzierung des Service-Szenarios: SmartStrom-Service.40
3.1.1.1. Tarifierungs-Service.41
3.1.1.2. Monitoring-Service.44
3.1.1.3. Online-Service.45
Inhaltsverzeichnis
3.1.2. Problematiken des betrachteten Service-Szenarios.47
3.2. Analyse der Anforderungen.49
3.2.1. Dienstneutrale Anforderungen.50
3.2.2. Dienstspezifische Anforderungen.51
3.2.2.1. Dienstspezifische Anforderungen bzgl. der Dienstvorgänge.52
3.2.2.2. Dienstspezifische Anforderungen bzgl. der Dienstkomponenten.54
3.2.2.3. Dienstspezifische Anforderungen bzgl. der Dienstplattform.55
3.2.3. Erstellung der Anforderungsliste.57
4. Entwurf des Lösungsansatzes.59
4.1. Methodische Beiträge zum Entwurf des Lösungsansatzes.60
4.1.1. Begriffsbildung zur IT-Architektur.61
4.1.2. Grundidee des Lösungsansatzes.61
4.1.3. RM-ODP als Referenz-Referenz-Architektur.63
4.1.4. Vorgehensweise und Strukturierung des Lösungsansatzes.65
4.1.5. Basisannahme des Lösungsansatzes.70
4.2. Entwurf des Dienstvorgangsmodells.72
4.2.1. Ziel und Aufgabe des Dienstvorgangsmodells.73
4.2.2. Entwurfsprinzip und Inhalt des Dienstvorgangsmodells.73
4.2.2.1. Spezifikationssprache.73
4.2.2.2. Dynamische Prozessmodellierung.74
4.2.2.3. Statische Beziehungsmodellierung.76
4.2.3. Analyse der dynamischen Dienstprozesse.76
4.2.3.1. Dienstvereinbarung.78
4.2.3.2. Bereitstellung der Kundendienstdaten.80
4.2.3.3. Einstellung der Komponenten.81
4.2.3.4. Verbrauchsdatenerfassung.82
4.2.3.5. Verbrauchsabrechnung.84
4.2.3.6. Tarifanalyse.85
4.2.3.7. Rechnungserstellung.86
4.2.3.8. Zahlungsüberwachung.87
4.2.3.9. Protokollierung.88
4.2.3.10. Verbrauchskontrolle.90
4.2.4. Analyse der statischen Dienstbeziehungen.91
4.3. Entwurf des Dienstkomponentenmodells.93
4.3.1. Ziele und Aufgaben des Dienstkomponentenmodells.94
4.3.2. Entwurfsprinzip und Inhalt des Dienstkomponentenmodells.95
4.3.2.1. Verwendung der funktionalen Domäne.95
4.3.2.2. Schichtenverteilung.96
Inhaltsverzeichnis
4.3.3. Funktionale Klassifizierung der Dienstkomponenten.97
4.3.3.1. Datenzugangssubsystem.99
4.3.3.2. Webanwendungssubsystem.99
4.3.3.3. Datenerfassungssubsystem.100
4.3.3.4. Fachanwendungssubsystem.103
4.3.3.5. Backend-Subsystem.104
4.3.4. Einordnung der Dienstkomponenten.105
4.3.4.1. Komponenten der Client-Schicht.107
4.3.4.2. Komponenten der Präsentationsschicht.107
4.3.4.3. Komponenten der Applikationsschicht.108
4.3.4.4. Komponenten der Datenhaltungsschicht.108
4.3.5. Kopplung der Dienstschichten.108
4.4. Entwurf des Dienstplattformmodells.110
4.4.1. Ziele und Aufgabe des Dienstplattformmodells.111
4.4.2. Entwurfsprinzip des Dienstplattformmodells.112
4.4.2.1. Serviceorientierter Ansatz.112
4.4.2.2. Middleware-Framework.114
4.4.3. Grundlagen der Dienstplattformarchitektur.115
4.4.3.1. Basistechnologien zur Umsetzung von SOA.115
4.4.3.2. Identifizierung der Dienste des Plattformmodells.121
4.4.4. Spezifikation der Webanwendungsdienste.125
4.4.4.1. Ausführung der Präsentationslogik.125
4.4.4.2. Anbindung zur Applikationslogik.128
4.4.5. Spezifikation der Fachanwendungsdienste.129
4.4.5.1. Integration des Webservice-Adapters.129
4.4.5.2. Integration der Webservice-Schnittstelle.131
4.4.5.3. Ausführung des Datenmapping.133
4.4.5.4. Umsetzung der Datenkommunikation.138
4.4.5.5. Komposition der Anwendungen.139
4.4.6. Spezifikation der Datendienste.142
4.4.6.1. Datenbankanbindung.143
4.4.6.2. Datensynchronisation.145
. Zusammenstellung des Lösungsansatzes und Anwendungsmethodik.150
5.1. Methodik und Szenario.151
5.1.1. Anwendungsmethodik.151
5.1.2. Anwendungsszenario.153
5.2. Strukturierung der Dienstdatenobjekte.155
5.2.1. Modellierung der Stammdatenstruktur.156
Inhaltsverzeichnis
5.2.1.1. Kundendatenverwaltung.157
5.2.1.2. Verbrauchsdatenverwaltung.157
5.2.2. Modellierung der Fachdatenstruktur.158
5.2.2.1. Datenverwaltung für Tarifierungs-Service.159
5.2.2.2. Datenverwaltung für Monitoring-Service.160
5.3. Spezifiktion der Dienstoperationen.162
5.3.1. Spezifikation der Dienstoperationen für Tarifierungs-Service.163
5.3.1.1. Abrechnung.164
5.3.1.2. Billing.166
5.3.1.3. Buchung.167
5.3.2. Spezifikation der Dienstoperationen für Monitoring-Service.168
5.3.2.1. Protokollierung.169
5.3.2.2. Controlling.170
5.4. Integration der Dienstanwendungen.173
5.4.1. Dienstarchitektur.174
5.4.2. Serverseitige Realisierung des Webservices.175
5.4.2.1. Serverseitiges Deployment.175
5.4.2.2. Generierung der Webservice-Schnittstelle.178
5.4.2.3. Komposition der Geschäftsprozesse.179
5.4.3. Clientseitige Bereitstellung der Fachanwendungen.180
5.4.3.1. Clientseitiges Deployment.180
5.4.3.2. Zugriff auf Stammdaten.182
5.4.3.3. Zugriff auf Fachanwendungen.183
6. Evaluierung des Lösungsansatzes.186
6.1. Betriebswirtschaftliche Merkmale des Lösungsansatzes.186
6.1.1. BM 1: Individuelle Energieversorgung.187
6.1.2. BM2: Steigerung der Effizienz.187
6.1.3. BM 3: Dialogmöglichkeit.187
6.1.4. BM 4: Anwendbarkeit auf andere Versorgungssektoren.188
6.2. Technische Merkmale des Lösungsansatzes.189
6.2.1. TM 1: Implementierungsneutrale Spezifikation.189
6.2.2. TM 2: Prozessorientierte Betrachtung.189
6.2.3. TM 3: Modularisierung.190
6.2.4. TM 4: Verteilte Datenhaltung.190
6.2.5. TM 5: Webservice-basierte Dienstimplementierung.191
6.3. Gegenüberstellung der Anforderungen und Ansätze.192
6.4. Weiterführende Anforderungen und Fragestellungen.193
Inhaltsverzeichnis
7. Zusammenfassung und Ausblick.195
7.1. Ergebnisse der Arbeit.195
7.2. Zukunftsperspektive und Fazit.197
Anhang.199
Anhang I. Fragebogen und Teilnehmerliste.199
Anhang II. Spezifikation der Dienstoperation.202
Anhang III. Spezifikation der Webservice-Schnittstelle.220
Literaturverzeichnis.237
Abbildungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Zusammenhang der Arbeitsbereiche, Fragestellungen und Ziele.9
Abbildung 2: Aufbau der Arbeit.12
Abbildung 3: Ausbau der Wertschöpfungskette.17
Abbildung 4: IT-Systemlandschaft in der Elektrizitätswirtschaft.23
Abbildung 5: Gesamtprozess der Abrechnung in IS-U/CCS.27
Abbildung 6: mySAP CRM Systemstruktur.28
Abbildung 7: Positionierung traditioneller EVU auf dem Wettbewerbsmarkt.31
Abbildung 8: Dimension von Zielen, Anforderungen und IT-Lösungen.32
Abbildung 9: Vergleich der wichtigen Thema in der Energiewirtschaft.34
Abbildung 10: Wichtige Faktoren zur Generierung eines Wettbewerbsvorteils.36
Abbildung 11: Grobe Darstellung des Szenarios.46
Abbildung 12: Schritte der Anforderungsanalyse.50
Abbildung 13: Anforderungsklassen der SSDM-Architektur.52
Abbildung 14: Sichtweise des RM-ODP als Referenz-Referenz-Modell.64
Abbildung 15: Grobe Struktur der Lösungsarchitektur.66
Abbildung 16: Vorgehensweise und Strukturierung des Lösungsansatzes.67
Abbildung 17: Notationselemente zur Dienstvorgangsprozessbeschreibung.75
Abbildung 18: Überblick über den Dienstvorgangsprozess des SmartStrom-Service77
Abbildung 19: Teilprozessmodell-Dienstvereinbarung.79
Abbildung 20: Teilprozessmodell-Bereitstellung der Kundendienstdaten.80
Abbildung 21: Teilprozessmodell-Einstellung der Komponenten.81
Abbildung 22: Teilprozessmodell-Verbrauchsdatenerfassung.82
Abbildung 23: Teilprozessmodell-Verbrauchsabrechnung.85
Abbildung 24: Teilprozessmodell-Tarifanalyse.86
Abbildung 25: Teilprozessmodell-Rechnungserstellung.87
Abbildung 26: Teilprozessmodell-Zahlungsüberwachung.88
Abbildung 27: Teilprozessmodell-Protokollierung.89
Abbildung 28: Teilprozessmodell-Verbrauchskontrolle.90
Abbildung 29: Klassenmodell der SmartStrom-Services.92
Abbildung 30: Modellierungsrahmen des Subsystemmodells.96
Abbildung 31: Subsystemmodell-Schema.98
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 32: Grundlegender Aufbau von Verbrauchsmesssystemen.101
Abbildung 33: Komponentenverknüpfung mit dem Datenbanksystem.105
Abbildung 34: Einordnung der Komponenten im Vier-Schichtenmodell.106
Abbildung 35: Komponentenkopplung anhand des Schichtenmodells.109
Abbildung 36: Basis Webservice-Architektur im Kontext SOA.116
Abbildung 37: Webservice-Protokoll Stack.117
Abbildung 38: Struktur eines WSDL-Dokumentes.118
Abbildung 39: Struktur einer SOAP-Nachricht.119
Abbildung 40: Struktur einer BPEL-Beschreibung. 120
Abbildung 41: Dienstplattform-Architektur im Bezug auf Java-EE-Framework.123
Abbildung 42: Funktionsprinzip von Web-Container.126
Abbildung 43: Bearbeitungsvorgang eines Servlets.127
Abbildung 44: Bearbeitungsvorgang eines JSPs.128
Abbildung 45: Funktionsprinzip des Webservice-Adapters.130
Abbildung 46: WSDL2Java-Mapping in der Anwendung.135
Abbildung 47: Objekt2XML-Mapping in der Anwendung.136
Abbildung 48: Datenstruktur Rechnung.137
Abbildung 49: Webservice-Ochestration.140
Abbildung 50: Komposition der Geschäftsprozesse.141
Abbildung 51: Darstellung des BPEL-Prozesses für die 'Rechnungserstellung'.142
Abbildung 52: Datenbankanbindungsmöglichkeiten.144
Abbildung 53: Anwendungsbezogene Datenverteilung.146
Abbildung 54: Datenverteilung.147
Abbildung 55: Auslagerung der Fachdaten.147
Abbildung 56: Kopieren der Stammdaten mittels Replikation und Partitionierung. 148
Abbildung 57: Vorgehensweise des Lösungsansatzes.152
Abbildung 58: Dienstorganisation des Anwendungsszenarios.155
Abbildung 59: Datenbankschema der Stammdaten.156
Abbildung 60: Klassenhierarchie von Anwendungssystemen.158
Abbildung 61: Datenbankschema der Tarifierungsdaten.159
Abbildung 62: Datenbankschema der Monitoringdaten.161
Abbildung 63: Dienstoperationen des Tarifierungs-Service.164
Abbildung 64: Dienstoperationen des Monitoring-Service.169
Abbildung 65: Klassendiagramm der Vergleichsfunktion.171
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 66: SmartStrom-Service Architektur.174
Abbildung 67: Datenfluss bei Datenbank-Zugriff über den Online-Service.183
Abbildung 68: Datenfluss bei Fachanwendungsaufruf über den Online-Service. 184
Listingsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Tarifmodell des SmartStrom-Szenarios.43
Tabelle 2: Vergleichsfunktion des SmartStrom-Szenarios.45
Tabelle 3: Zusammenfassung des SmartStrom-Szenarios.47
Tabelle 4: Anforderungsliste.58
Tabelle 5: Klassifizierung der Dienste der Plattformarchitektur.125
Tabelle 6: Webservice-Methode des SmartStrom-Serices.178
Tabelle 7: WSDL-Struktur und Java-Klasse.180
Tabelle 8: Zusammenstellung der Anforderungen und Merkmale.192
Listingsverzeichnis
Listingsverzeichnis
Listing 1: Definition von Datentypen in der WSDL-Beschreibung.132
Listing 2: Definition eines Port-Typs aus Operationen in der WSDL-Beschreibung 132
Listing 3: Definition der Binding in der WSDL-Beschreibung.133
Listing 4: Definition des Services in der WSDL-Beschreibung.133
Listing 5: XML-Darstellung von Objekt rechnung.137
Listing 6: SOAP-Anfrage für die Operation berechneRechnung.139
Listing 7: SOAP-Antwort auf die Anfrage.139
Listing 8: Fachanwendungslogik-generiereGrundbetraege().165
Listing 9: Java-Klasse von Controlling.176
Listing 10: Deployment des Controllingservices.177
Listing 11: Clientseitiger Aufruf der Operation neueBenachrichtigung().181
Listing 12: Aufbau eines DAOs für die Klasse Vertrag.182 |
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