Relationale Prozeßmodellierung

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1 Relationale Prozeßmodellierung
DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Relationale Prozeßmodellierung in kooperativer Gebäudeplanung Institut für Bauinformatik Universität Hannover Prof. Dr.-Ing. R. Damrath Dipl.-Ing. M. König Dipl.-Ing. A. Klinger Institut für Bauinformatik Universität Hannover

2 Verweise Produktmodell
Relationale Prozeßmodellierung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Planungsakteur: Person, Gruppe, Team, Büro, Institut, Unternehmen Planungsaktivität: Aufgabenbezogene Tätigkeit für einen Planungsakteur mit einem gewissen Zeitaufwand Planungszustand: Aktuelle Planungsergebnisse für ein Element der Gebäudestruktur Prozeßmanagement: Software (Agent) für das Management des dynamischen Prozessmodells Prozeßmodell Organisationsstruktur Planungsakteur Prozeßstruktur Planungsaktivität Prozeß-manage-ment Gebäudestruktur Planungszustand Verweise Produktmodell Institut für Bauinformatik Universität Hannover

3 Relationale Prozeßstruktur
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Relationale Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Planungsablauf Aktivitäten und Transitionen Asynchronisation und Synchronisation bei Aktivitäten Entscheidungen und Begegnungen bei Transitionen Bipartiter Graph: Workflow-Graph Anfangs- und Endtransition Erreichbarkeit Zyklenfreiheit Strukturelle Korrektheit Relationale Prozeßstruktur Anfang Ende Aktivität Transition Beziehung Asynchronisation : AND-Split Synchronisation : AND-Join Entscheidung : OR-Split Begegnung : OR-Join Institut für Bauinformatik Universität Hannover

4 Instanzgraph Instanzgraphen
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Relationale Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Instanzgraph Ein Instanzgraph beschreibt einen möglichen Planungsablauf Bei jeder Entscheidung ist genau eine Möglichkeit realisiert Die relationale Prozeßstruktur ist rekursiv in ihre Instanzgraphen zerlegbar Instanzgraphen Institut für Bauinformatik Universität Hannover

5 Strukturelle Korrektheit
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Relationale Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Strukturelle Korrektheit*) Die relationale Prozeßstruktur ist strukturell korrekt, wenn jeder Instanzgraph korrekt ist Ein Instanzgraph ist korrekt, wenn er enthält Strukturelle Korrektheit Begegnung unvollständige Synchronisation keine Begegnung und keine unvollständige Synchronisation unvollständige Synchronisation *) van der Aalst, Hirnschall, Verbeek: An Alternative Way to Analyze Workflow Graphs; Springer-Verlag; Berlin 2002 Institut für Bauinformatik Universität Hannover

6 Hierarchische Prozeßstruktur
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Hierarchische Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Hierarchischer Planungsablauf Prinzip: Komposition und Dekomposition Dekomposition von Aktivitäten Dekomposition von Transitionen Gliederung in Ebenen Hierarchischer bipartiter Graph Bipartite Struktur Kompositionsabbildung Strukturelle Konsistenz Strukturelle Korrektheit Hierarchische Prozeßstruktur Wurzel Ebene 1 Ebene 2 Aktivität Transition Beziehung Kompositionsabbildung Institut für Bauinformatik Universität Hannover

7 Strukturelle Konsistenz
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Hierarchische Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Strukturelle Konsistenz Eine hierarchische Prozeßstruktur ist strukturell konsistent, wenn: zugeordnet ist. Jede Entscheidung/Begegnung auf einer höheren Ebene ist mit einer Entscheidung/Begegnung auf der unteren Ebene assoziiert. Die Umkehrung gilt nicht allgemein. Strukturelle Konsistenz bei der Dekomposition jeder Beziehung auf einer höheren Ebene mindestens eine Beziehung auf der unteren Ebene und bei der Komposition jeder Beziehung auf einer unteren Ebene genau eine Beziehung auf der oberen Ebene Institut für Bauinformatik Universität Hannover

8 Hierarchische Instanzgraphen
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Hierarchische Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Hierarchischer Instanzgraph Ein hierarchischer Instanzgraph beschreibt einen möglichen hierarchischen Planungsablauf und ist strukturell konsistent Die hierarchische Prozeßstruktur ist rekursiv in ihre Instanzgraphen zerlegbar Strukturelle Korrektheit Die hierarchische Prozeßstruktur ist strukturell korrekt, wenn jeder hierarchische Instanzgraph korrekt ist Ein hierarchischer Instanzgraph ist korrekt, wenn er keine Begegnung und keine unvollständige Synchronisation enthält Hierarchische Instanzgraphen Institut für Bauinformatik Universität Hannover

9 Bewertete Prozeßstruktur
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Methoden DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Bewertete Prozeßstruktur Bewertung der Aktivitäten mit einer Zeitdauer Bewertung der Transitionen mit einem Zeitversatz Konsistenz der Bewertung: Der kritische Weg auf einer oberen Ebene ist immer eine obere Schranke eines kritischen Weges auf einer unteren Ebene Methoden der Netzplantechnik Bestimmung des kritischen Weges Zeit- und Terminplanung 4 8 12 3 5 7 6 Kritischer Weg obere Ebene L = 28 Kritischer Weg untere Ebene L = 26 Institut für Bauinformatik Universität Hannover

10 Markierte Prozeßstruktur
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Methoden DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Markierte Prozeßstruktur Bool'sche Markierung der Aktivitäten und Transitionen Konsistenz der Markierung: Eine verfeinerte Aktivität ist beendet, wenn alle Aktivitäten der Dekomposition beendet sind Methoden der Petri-Netze Bedingungs-/Ereignis Netz Ereignisorientierte Benachrichtigung und Kommunikation Aktivität nicht beendet Transition nicht aktiv Aktivität beendet Transition aktiv Institut für Bauinformatik Universität Hannover

11 Hierarchische Prozeßstruktur mit Bewertung und Markierung Methoden
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Hierarchische Prozeßstruktur mit Bewertung und Markierung G = (A, T; R, Q; , W, M) A Menge von Aktivitäten T Menge von Transitionen R  A  T Beziehungen Aktivität  Transition Q  T  A Beziehungen Transition  Aktivität  : (A  T)  (A  T) Kompositionsabbildung W : (A  T)   Bewertung M : (A  T)  {0, 1} Markierung Methoden Definition der Prozeßstruktur Prüfung der Konsistenz Prüfung der Korrektheit Algorithmen der Netzplantechnik Algorithmen der Petri-Netze Institut für Bauinformatik Universität Hannover

12 Dynamischer Aufbau Dynamischer Aufbau
Planungsfortschreibung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Dynamischer Aufbau Planungsphasen: Initialisierung des Planungsprozeßes (z.B. Grobplanung nach HOAI) Verfeinerung: Dekomposition einer Aktivität mit ihren Transitionen Erweiterung: Hinzufügen von neuen Aktivitäten und Transitionen Beachtung der strukturellen Konsistenz und der strukturellen Korrektheit Dynamischer Aufbau Anfang Planungsphasen Ende Verfeinerung Erweiterung Institut für Bauinformatik Universität Hannover

13 Varianten Varianten Alternativen Alternativen
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Planungsentscheidung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Varianten Planungsaufgaben der Varianten werden im Rahmen von Aktivitäten bearbeitet Nach der Bearbeitung erfolgt die Bewertung der Varianten und die Entscheidung für eine Variante Alternativen Es wird nur eine Alternative im Rahmen einer Aktivität bearbeitet Die Auswahl einer Alternative erfolgt vor der Bearbeitung Varianten Variante A Bewertung und Entscheidung Variante B Alternativen Alternative A Entscheidung Alternative B Institut für Bauinformatik Universität Hannover

14 Behebung eines Planungskonflikts
Planungsänderung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Planungsänderungen Fester Bestandteil der kooperativen Gebäudeplanung Änderungen führen zu Versionen und Nachträgen Planungsänderungen haben Auswirkungen auf die Organisations-, Gebäude- und Prozeßstruktur Behebung eines Planungskonflikts Meldung Änderung Nachtrag Institut für Bauinformatik Universität Hannover

15 Drei-Schichten-Architektur
Informationstechnische Umsetzung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Netzwerkgestützte kooperative Arbeitsumgebung Datenschicht: Speicherung der Produkt- und Prozeßmodelldaten Modellschicht: Zugriff auf die Produkt- und Prozeßmodelldaten. Bereitstellung von Methoden zum Arbeiten mit dem relationalen Prozeßmodell Fachanwendungsschicht: Anwendungen der Fachplaner mit entsprechenden Schnittstellen zur Modellschicht Drei-Schichten-Architektur Prozeßmodell- Editor CAD-System … Fachanwendungsschicht Netzwerk IFC-Modell Modellschicht Relationales Prozeßmodell Organisationsstruktur Gebäudestruktur Prozeßstruktur Netzwerk Prozeßmodell- daten IFC- Produktdaten Datenschicht Institut für Bauinformatik Universität Hannover

16 Gebäudestruktur Relationale Prozeßmodellierung
DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Gebäudestruktur Institut für Bauinformatik Universität Hannover

17 Prozeßstruktur Relationale Prozeßmodellierung
DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Prozeßstruktur Institut für Bauinformatik Universität Hannover

18 Ausblick Aufgabenorientierte Planung
Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003 Relationale Prozeßmodellierung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003 Ausblick Aufgabenorientierte Planung Aufbau der äußeren Verknüpfung zwischen Organisations-, Gebäude- und Prozeßstruktur Planungsfortschreibung, -entscheidung und -änderung Informationstechnische Umsetzung Kooperation mit Industriepartner Institut für Bauinformatik Universität Hannover