V2 - Systemarchitekturen.pdf - Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik ...
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Betriebliche Anwendungssysteme<br />
Architektur von ERP-Systemen<br />
Universität Potsdam<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong><br />
<strong>Wirtschaftsinformatik</strong><br />
und Electronic Government<br />
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Norbert<br />
Gronau<br />
August-Bebel-Str. 89<br />
14482 Potsdam<br />
Tel. (0331) 977-3379<br />
Fax (0331) 977-3406<br />
http://wi.uni-potsdam.de<br />
Prof. Dr.-Ing. Norbert Gronau<br />
Dipl.-Inform.Christian Glaschke<br />
Wintersemester 2013/2014
Agenda<br />
Einführung in Architekturen<br />
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
ERP - Integrationsansätze<br />
Wandlungsfähigkeit
Agenda<br />
Einführung in Architekturen<br />
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
ERP - Integrationsansätze<br />
Wandlungsfähigkeit
Einführung in Architekturen<br />
Arten von Architekturen<br />
Softwarearchitektur<br />
Präsentation<br />
Applikation<br />
Datenhaltung<br />
§Grundlegende Organisation<br />
eines Anwendungssystems<br />
§Prinzipien, die den Entwurf und<br />
die Evolution des Systems<br />
bestimmen<br />
Unternehmensarchitektur<br />
Unternehmensarchitektur<br />
Informationssystem<br />
-architektur<br />
Anwendungen<br />
Organisationsarchitektur<br />
Organisationsstruktur<br />
Geschäftsprozesse<br />
Vorgehensmodelle<br />
§Betrachtung aller Elemente<br />
eines Unternehmens<br />
§Anwendungen als Teil der IS-<br />
Architektur<br />
‣ Im Folgenden steht Architektur <strong>für</strong> Softwarearchitektur.<br />
Reussner/Hasselbring 2005, S. 1 sowie Sinz 2004, S. 315
Einführung in Architekturen<br />
Elemente der Architekturpyramide<br />
Business<br />
IT<br />
Strategie<br />
Business<br />
Architektur<br />
Informationsarchitektur<br />
Business<br />
Treiber<br />
Informationsbedarf<br />
IS-Portfolio<br />
Ist<br />
Soll<br />
Prozessarchitektur<br />
Businessfunktionen<br />
Organisationsstruktur<br />
Technologiestrategie<br />
Architekturstrategie<br />
Architekturprinzipien<br />
IT-Architekturen<br />
IT-Basisinfrastruktur<br />
Zugeordnetes Modell<br />
des SE-Prozesses<br />
Plattformstrategie<br />
Plattform 1 Plattform ...<br />
Anwendungsarchitektur<br />
Security-<br />
Strategie<br />
Dern 2006, S. 0
Einführung in Architekturen<br />
Ziele einer Softwarearchitektur<br />
Beherrschung der Komplexität<br />
Testbarkeit (Ist der Systemzustand validierbar)<br />
Erweiterbarkeit (Können neue Funktionen ergänzt werden)<br />
Entwicklung<br />
der Anwendung<br />
Einführung<br />
Benutzung /<br />
Weiterentwicklung<br />
Abschaffung<br />
Wartbarkeit/Updatefähigkeit<br />
Anpassbarkeit (Prozesse, Daten, Funktionen)<br />
Integrationsfähigkeit (Fremdanwendungen)<br />
Skalierbarkeit<br />
‣ Die Ziele einer Softwarearchitektur werden hier aus Sicht der<br />
Standardsoftware betrachtet
Client-Server-Computing<br />
Client-Server Computing<br />
‣ Client-Server-Computing erlaubt es, die Systemfunktionen auf<br />
verschiedene Weise auf mehrere Computer zu verteilen<br />
Gronau 2010, S. 28
Agenda<br />
Einführung in Architekturen<br />
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
ERP - Integrationsansätze<br />
Wandlungsfähigkeit
Beispiel: Client-Server-Konfigurationsmöglichkeit<br />
im SAP ERP<br />
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
‣ SAP ERP erlaubt die Verteilung von Präsentation und Applikation<br />
auf mehrere Computer, aber nicht die Verteilung der Datenbank!<br />
Gronau 1999, S. 31
Client-Server-Computing<br />
Beispiel <strong>für</strong> JAVA basierte ERP-Architekturen<br />
Client-Rechner<br />
Anwendungs-<br />
Client<br />
Application Client<br />
Container<br />
Webbrowser<br />
Java Enterprise Edition Server<br />
Servlet<br />
Java Service<br />
Page<br />
Web<br />
Container<br />
Enterprise<br />
Bean<br />
Enterprise<br />
Bean<br />
Enterprise Java<br />
Bean<br />
Container<br />
Datenbank<br />
‣ Ziele sind: Interoperabilität, Wiederverwendbarkeit und<br />
Erweiterbarkeit<br />
Gronau 2010, S. 30
Client-Server-Computing<br />
Beispiel <strong>für</strong> .Net basierte ERP-Systeme<br />
Visualisierung<br />
Internet Information<br />
Server ASP.NET<br />
SOAP Web Service<br />
Broker<br />
Kommunikationsschnittstelle<br />
.NET Business<br />
Components<br />
Geschäftslogik<br />
Data<br />
Business Data<br />
Datenschicht<br />
Repository MS SQL Oracle …<br />
Geschäftsdaten<br />
‣ .Net ist eine Microsoft Entwicklungsumgebung<br />
Nissen und Velten
Einsatz von Open Source in einer ERP-Architektur<br />
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
Enterprise Portal<br />
Smart Client<br />
Mobile Client<br />
Drittanwendungen<br />
JSF Java SE Java ME<br />
Web Services<br />
Middleware<br />
Funktionen<br />
ERP<br />
CRM<br />
Rechnungswesen<br />
Projektmngt.<br />
Personal<br />
Logistik<br />
Servicemngt.<br />
Produktion<br />
Services<br />
Customizing<br />
Scheduling<br />
Message Queue<br />
Dokumentenmngt<br />
Workflow<br />
Print Engine<br />
Analytical<br />
Engine<br />
Java EE, JBoss, Hibernate<br />
Datenbank<br />
‣ Ermöglicht herstellerunabhängige Wahl von<br />
Anwendungssystemen.<br />
godesys AG
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
Architektur eines modernen ERP-Systems auf Basis von JAVA<br />
Reporting<br />
Web<br />
Client<br />
http(s)<br />
HTML/XML<br />
Rich<br />
Client<br />
Workbench<br />
(Eclipse)<br />
Externe<br />
Systeme<br />
Externe<br />
Web<br />
Services<br />
JDBC<br />
Web Server<br />
SOAP XML SOAP<br />
Bison Solution Runtime<br />
Geschäftslogik<br />
Releasemanagement<br />
Business Data Integrator<br />
Komponentendefinition<br />
Applikationsserver<br />
JBoss<br />
JDBC<br />
JCA<br />
Geschäftsdaten<br />
Stammdaten<br />
Transaktionsdaten<br />
Metadaten<br />
Referenzmodell<br />
Repository<br />
Oracle, MS SQL<br />
DB2 UDB & 400<br />
‣ Internettechnologien ermöglichen schnelle<br />
Reaktionsgeschwindigkeiten.<br />
Datenbankserver<br />
Vorhandene<br />
XML DB<br />
Bison AG
Architektur des SAP NetWeaver Application Servers<br />
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
Präsentation<br />
GUI<br />
GUI<br />
Browser<br />
Message<br />
Server<br />
Applikation<br />
Andere Application<br />
Server oder SAP-<br />
Systeme<br />
Gateway<br />
Workprozesse<br />
Dispatcher<br />
Dispatcher<br />
Queue<br />
ICM<br />
Memory<br />
Pipes<br />
Datenbank<br />
Datenbank<br />
‣ Der SAP Web Application Server setzt die Drei-Schichten-<br />
Architektur ein, um auf das WWW zuzugreifen.<br />
Gronau 2010, S. 43
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
Darstellung von Geschäftsvorfällen durch Transaktionen in<br />
SAP ERP<br />
‣ Transaktionen bestehen aus interaktiver Dateieingabe,<br />
Speicherung in der Datenbank und Protokollierung.<br />
Gronau 2010, S. 44
Die Integrationsarchitektur "NetWeaver" von SAP<br />
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
‣ Netweaver als Middleware ermöglicht die Integration von<br />
verschiedenen Personen, Zugriffsmedien, Informationsquellen,<br />
Prozessen und Anwendungssystemen<br />
Gronau 2010, S. 48
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
Überblick über die Systemarchitektur von Oracle Applications<br />
Application<br />
Portal<br />
Netscape<br />
Internet<br />
Explorer<br />
Server<br />
Servlet Engine<br />
Oracle<br />
Java Server Pages (JSP)<br />
Browser<br />
Web Listener<br />
PL/SQL Gateway<br />
Discoverer<br />
Reports<br />
Data<br />
Server<br />
Forms<br />
Concurrent Manager<br />
‣ Oracle Applications basiert auf Drei- Schichten-Architektur: Client<br />
(Browser), Applikation (Application Server), Datenbank.<br />
Gronau 2010, S. 50
Einführung in Architekturen<br />
Entwicklungsoptionen <strong>für</strong> Cloud-Dienste<br />
Eigene IT<br />
Cloud<br />
Infrastruktur<br />
(IaaS)<br />
Cloud<br />
Plattform<br />
(PaaS)<br />
Cloud<br />
Software<br />
(SaaS)<br />
Daten<br />
Daten<br />
Daten<br />
Daten<br />
Anwendungslogik<br />
Entwicklung, Runtime<br />
Infrastruktur<br />
Anwendungslogik<br />
Entwicklung, Runtime<br />
Infrastruktur<br />
Anwendungslogik<br />
Entwicklung<br />
Runtime<br />
Infrastruktur<br />
Anwendungslogik<br />
Entwicklung<br />
Runtime<br />
Infrastruktur<br />
‣ Die Verlagerung von Eigener IT in die Cloud stellt neue<br />
Anforderungen an die Softwarearchitektur.<br />
Vossen 2012, S. 8
Agenda<br />
Einführung in Architekturen<br />
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
ERP - Integrationsansätze<br />
Wandlungsfähigkeit
ERP-Integrationsansätze<br />
Prinzipien von Integrationsarchitekturen<br />
Punkt zu Punkt<br />
Hub and Spoke<br />
SOA<br />
n Individuelle<br />
Anpassung der<br />
Schnittstellen<br />
n Dezentraler Aufbau<br />
der Systemlandschaft<br />
n Feste Kopplung<br />
n Datenaustausch<br />
über eine zentrale<br />
Integrationsplattform<br />
n Dezentraler Aufbau der<br />
Systemlandschaft<br />
n Standardisierte und<br />
wiederverwendbare<br />
Schnittstellen<br />
n Lose Kopplung von<br />
Systemen<br />
Schönherr 2005, S. 27
ERP-Integrationsansätze<br />
Service orientierte Architekturen<br />
Service<br />
Register<br />
suchen und finden<br />
von WSDL<br />
Veröffentlicht<br />
WSDL<br />
Service<br />
Nutzer<br />
Austausch der SOAP<br />
Nachrichten<br />
Service<br />
Anbieter<br />
WSDL<br />
SOAP<br />
UDDI<br />
Servicebeschreibung<br />
Stellt das Austauschformat zur Verfügung<br />
Standardisiertes Service Register Format<br />
Erl 2005, S. 75
ERP-Integrationsansätze<br />
Integrationsmethoden<br />
Dateitransfer<br />
Document<br />
n Dateiaustausch zwischen Systemen - z.B. XML,<br />
Edifact, CVS<br />
Gemeinsame Datenbank<br />
DB<br />
nEine Datenbank stellt Daten bereit, die mehrere<br />
Anwendungssysteme zugreifen können<br />
Verteilte Aufrufe<br />
RPC<br />
AS 2<br />
AS 1<br />
RPC<br />
nÜber Schnittstellen in Anwendungssystemen<br />
können Funktionen aufgerufen werden<br />
Nachrichten<br />
AS 1<br />
message<br />
AS 2<br />
nIntegration durch Nachrichtenaustausch
ERP-Integrationsansätze<br />
Integrationsansätze<br />
EAI<br />
Anwendung 1<br />
Anwendung 2<br />
Anwendung 3<br />
Schnittstellen<br />
Datenbank 1<br />
Datenbank 2<br />
n EAI = Enterprise Application Integration<br />
n Integration zwischen Anwendungssystemen<br />
n Verschiedene Architekturen möglich<br />
Service oriented Architecure<br />
n Integration durch das Internet<br />
n Z.B. Services, RPC über Internet, ...<br />
‣ Sind erforderlich, um verschiedene Anwendungssysteme zu<br />
verbinden<br />
Gronau 2010, S. 35ff.
Integrationsansätze zwischen Anwendungssystemen<br />
ERP-Integrationsansätze<br />
Zunehmende Tiefe der Integration<br />
Integration<br />
auf Prozessebene<br />
Integration<br />
auf Objektebene<br />
Integration<br />
auf Datenebene<br />
Ausgetauschte<br />
Informationen<br />
Bedeutung<br />
Botschaft<br />
Bits<br />
Gemeinsame<br />
Metadaten<br />
Prozessdefinitionen<br />
Wortschatz<br />
Datenübertragungsprotokoll<br />
Einsatzbereich<br />
EAI<br />
Middleware<br />
‣ Integration zwischen Anwendungssystemen kann auf Daten-,<br />
Objekt- und Prozessebene stattfinden.<br />
Schönherr 2005, S. 26
ERP-Integrationsansätze<br />
Internet: Typen des Electronic Commerce<br />
‣ B2B, C2C und Intra-Business können gleichzeitig auftreten.<br />
Alard 2000
ERP-Integrationsansätze<br />
Internet: Phasenmodell des WWW<br />
‣ ERP-Systeme sollten heute über mehr als ein Web-Interface<br />
verfügen.<br />
Gronau 2010, S. 37
ERP-Integrationsansätze<br />
Beispiel: Integration mit MS Biz-Talk Server<br />
‣ Integrationsplattformen dienen der Abbildung von<br />
systemübergreifenden Geschäftsabläufen!
Agenda<br />
Einführung in Architekturen<br />
Ausgewählte <strong>Systemarchitekturen</strong><br />
ERP - Integrationsansätze<br />
Wandlungsfähigkeit
Wandlungsfähigkeit<br />
Flexibilität<br />
Adaptivität<br />
Wandlungsfähigkeit<br />
Adapter<br />
Adaption<br />
1. Aktiven Anpassung der Strukturen eines Systems<br />
2. Reaktion auf unvorhersehbaren Anpassungsbedarf<br />
3. Fähigkeit zur evolutionären Entwicklung der Strukturen<br />
4. Aus eigener Substanz heraus<br />
‣ Fähigkeit zur Anpassung und Entwicklung eines Systems<br />
Gronau, Andresen 2005
Wandlungsfähigkeit<br />
Wandlungsfähigkeit<br />
Warum?<br />
Was?<br />
Wie?<br />
n Notwendigkeit von kurzfristigen Anpassungen auf<br />
die aktuelle Marktsituation<br />
n Schnelle und effiziente Anpassung sichert Erfolg<br />
n Veränderungen antizipieren und Impulse setzen<br />
n Integration von Geschäftsprozessen, Architektur und<br />
Applikationen<br />
n Technisch: Anwendungssystem<br />
n Geschäftsspezifisch: Architektur<br />
‣ Wandlungsfähigkeit ist ein wesentlicher Wettbewerbsvorteil.<br />
Andresen 2005 und Gronau 2010, S. 51
Wandlungsfähigkeit<br />
Kriterien der Wandlungsfähigkeit<br />
Selbstauskunft des<br />
Systems<br />
Wissen<br />
Kommunikation mit<br />
anderen Systemen<br />
Interoperabilität<br />
Bidirektionale<br />
kapazitätsmäßig Anpassung<br />
Skalierbarkeit<br />
Ähnliche Strukturen auf<br />
unterschiedlichen Ebenen<br />
Selbstähnlichkeit<br />
Eigenschaften<br />
wandlungsfähiger<br />
ERP-Systeme<br />
Strukturaufbau aus<br />
unabhängigen Systemen<br />
Modularität<br />
Strukturbildende<br />
Fähigkeiten des Systems<br />
Selbstorganisation<br />
Autonomie der Subsysteme,<br />
Plattformunabhängigkeit<br />
Unabhängigkeit<br />
Zugriffsmöglichkeiten zu<br />
jeder Zeit, an jedem Ort<br />
Verfügbarkeit<br />
‣ Alle Kriterien werden auf jede einzelne Schicht des Referenzmodells<br />
angewendet.<br />
Gronau 2010, S. 52ff.
Referenzrahmen zur Analyse der Wandlungsfähigkeit<br />
Wandlungsfähigkeit<br />
n Kontrollschicht<br />
§ Modellierung der Geschäftsprozesse<br />
§ Codeerzeugung aus der Modellierung<br />
n Präsentationsschicht<br />
§ Benutzerschnittstelle<br />
n Applikationsschicht<br />
§ Funktionen und Services des Systems<br />
n Datenschicht<br />
§ Datenbanken des Systems<br />
n Infrastrukturschicht<br />
§ Hardware, Systemaufbau<br />
n Adaptionsschicht<br />
§ Anpassungsfähige Bereiche des Systems<br />
Kontrolle<br />
Präsentation<br />
Applikation<br />
Daten<br />
Infrastruktur<br />
1<br />
2<br />
Adaption<br />
3<br />
8<br />
4<br />
Kontrolle<br />
Präsentation<br />
Applikation<br />
Service Service<br />
5<br />
6<br />
9<br />
Daten<br />
Infrastruktur<br />
‣ Erweitert das Client Server Modell um Kontroll-,Infrastruktur-,<br />
und Adaptionsschicht<br />
Andresen 2006
Wandlungsfähigkeit<br />
Vorgehen zur Ermittlung der Wandlungsfähigkeit<br />
‣ Bewertung der Wandlungsfähigkeit in jeder Schicht des<br />
Referenzmodells mithilfe eines Fragekataloges.<br />
Gronau 2010, S. 57
Wandlungsfähigkeit<br />
Beispiel: Wandlungsfähigkeit der Branche Handel<br />
Gronau 2010, S. 58
Wandlungsfähigkeit<br />
Bewertungsmatrix<br />
‣ Einsatzmöglichkeiten bei Auswahl, Benchmarking,<br />
Schwachstellen- und Potentialanalyse.<br />
Gronau 2010, S. 59
Architektur von ERP-Systemen<br />
Lernziele<br />
n Was wird unter Architekturen im Kontext der<br />
<strong>Wirtschaftsinformatik</strong> verstanden?<br />
n Aus welchen Komponenten besteht typischerweise ein ERP-<br />
System?<br />
n Wie wird ein Geschäftsvorfall technisch abgebildet?<br />
n Wie werden komplexe Geschäftsprozesse in ERP-Systemen<br />
abgebildet?<br />
n Was ist der Unterschied zwischen EAI und Middleware?<br />
n Was bedeutet Wandlungsfähigkeit im Kontext von ERP-<br />
Systemen und <strong>Systemarchitekturen</strong>?
Architektur von ERP-Systemen<br />
Quellen<br />
n Andresen, K.: Design and Use Patterns of Adaptabiltiy in Enterprise Sysems, Berlin 2006.<br />
n Andresen, K.; Gronau, N.; Schmid, S. (2005): Ableitung von IT-Strategien durch Bestimmung der<br />
notwendigen Wandlungsfähigkeit von Informationssystemarchitekturen. In (Ferstl, O.K.; Sinz, E.J.;<br />
Eckert, S.; Isselhorst, T. Hrsg.): <strong>Wirtschaftsinformatik</strong> 2005. Heidelberg 2005.<br />
nErl, T.: Service-Oriented Architecture, Prentice Hall, New York 2005<br />
nDern, G. (2006): Management von IT-Architekturen. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2006.<br />
n Gronau, N. (1999): Management von Produktion und Logistik mit SAP R/3. München 1999.<br />
n Gronau, N. (2010): Enterprise Resource Planning: Architektur, Funktionen und Management von ERP-<br />
Systemen, 2. Auflage. München 2010.<br />
n Linkies, M.; Off, F. (2006): Sicherheit und Berechtigungen in SAP-Systemen. Bonn 2005.<br />
n Reussner, R.; Hasselbring, H. (2006): Handbuch der Software-Architektur. Heidelberg 2006.<br />
n Schönherr, M. (2005): Enterprise Application Integration (EAI und Middleware).<br />
Grundlagenarchitekturen und Auswahlkriterien. ERP Management 1/2005, Heft 1, S. 25-29.<br />
n Sinz, Elmar (2004): Unternehmensarchitekturen in der Praxis – Architekturdesign am Reißbrett vs.<br />
situationsbedingte Realisierung von Informationssystemen In: <strong>Wirtschaftsinformatik</strong>, 46, 4, 2004, S.<br />
315-316.<br />
nVossen, G., et. al. (2012): Cloud Computing <strong>für</strong> Unternehmen, dpunkt Verlag, Heidelberg 2012.
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