Digitales Prozessmanagement: Eine Reflexion aus praktischer Sicht zur Förderung des Austauschs zwischen Forschung und Praxis

BPM ist ein kontinuierlicher Zyklus von sich wiederholenden Arbeitsphasen (Dumas et al. 2018). In der Literatur werden typischerweise die folgenden Phasen genannt: Beginnend mit der Prozessidentifikation, mit dem Ziel der Erstellung einer neuen oder aktualisierten Prozessarchitektur oder Prozesslandkarte, und der Prozessentdeckung mit der Modellierung des Ist-Prozesses, folgt die Prozessanalyse mit der Identifikation, Dokumentation und Quantifizierung von Problemen und Chancen einer neuen prozessbasierten Anwendung. In der Phase Prozessmodellierung werden die abgeleiteten Verbesserungen analysiert und zu einem Soll-Prozessmodell zusammengefasst. Im Anschluss an die Prozessimplementierung ist der abschließende Schritt des Zyklus die computergestützte Ausführung von Modellen, unterstützt durch den Einsatz eines BPMS, das zur Prozessüberwachung dient, um die Effizienz und Effektivität eines Prozesses anhand ausgewählter Metriken zu messen und die Einhaltung der implementierten Prozesse zu bewerten.

Wir messen der Prozessmodellierung große Bedeutung bei, unabhängig davon, ob sie in der Prozessentdeckungs- oder in der Prozessumgestaltungsphase erfolgt. Das Ergebnis der Prozessmodellierung sind Prozessmodelle, welche die Grundlage für die Prozessausführung und damit für eine erfolgreiche und adäquate prozessbasierte Anwendung darstellen (Dumas et al. 2018). Aufgrund der zentralen Rolle, die ein Prozessmodell spielt, stellt sich die Frage nach dessen Korrektheit und Angemessenheit. Bei der Beantwortung dieser Frage müssen zwei Perspektiven betrachtet werden. Eine erste Perspektive hat einen theoretischen Ursprung und untersucht, ob formale Aspekte eines Prozessmodells aufrechterhalten werden, z. B. die Vermeidung von Deadlocks und die Garantie der Liveness (van der Aalst 2015). Daneben halten wir die pragmatische Perspektive für noch wichtiger. Diese Perspektive fokussiert auf die Angemessenheit, Anwendbarkeit und Effektivität eines Prozessmodells (Tarhan et al. 2016; de Oca et al. 2015). Seine Einhaltung kann nicht formal bewiesen werden, sondern muss von Domänenexperten beurteilt werden.

Unabhängig von den Phasen des Prozessmanagements kann ein Prozessmodell in komplementäre Perspektiven unterteilt werden (Curtis et al. 1992; Jablonski and Bussler 1996). Die folgenden Perspektiven beschreiben dabei verschiedene Aspekte der zu Grunde liegenden Anwendung, die in einem Prozessmodell abgebildet werden. Dies ist nicht gleichbedeutend mit einem multi-perspektivischen Unternehmensmodell.

Funktionale Perspektive: Die funktionale Perspektive identifiziert einen Prozessschritt und definiert seinen Zweck. Auch die Zusammensetzung aus weiteren Unterprozessen wird durch diese Perspektive bestimmt.Datenperspektive: Die Daten(fluss)perspektive definiert die in einem Prozess verwendeten Daten und den Datenfluss zwischen Prozessschritten. Dokumente und andere Objekte, die innerhalb von Aktivitäten verwendet werden, sowie lokale Variablen eines Prozesses werden oftmals in Vor- und Nachbedingungen der Aktivitätsausführung verwendet.Organisationsperspektive: Die organisatorische Perspektive definiert Agenten, z. B. Benutzer und Personengruppen, die zur Ausführung eines Prozessschritts berechtigt und/oder dafür verantwortlich sind. Individuelle Eigenschaften von ausführenden Personen können durch Gruppen- und Rollenmitgliedschaften angereichert werden.Operative Perspektive: Die operative Perspektive ordnet Werkzeuge, Systeme oder Applikationen einzelnen Prozessschritten zu. In diesem Sinne sorgt sie für die Integration dieser Systeme in einen Prozess.Verhaltensperspektive: Die Verhaltensperspektive definiert zeitliche Abhängigkeiten zwischen Prozessschritten (z. B. darf Schritt B erst nach Schritt A ausgeführt werden). Häufig werden diese Abhängigkeiten unter dem Begriff Kontrollfluss zusammengefasst.

Sowohl entsprechend vieler Literaturstellen (Curtis et al. 1992) als auch konform zu unseren Erfahrungen in vielen durchgeführten Praxisprojekten bilden die oben vorgestellten Perspektiven das Rückgrat eines Prozessmodells. Je nach Anwendungsbereich sind bestimmte Perspektiven von grundlegender Bedeutung, andere Perspektiven können fallweise vernachlässigt werden. Darüber hinaus kann eine Prozessmodellierungssprache um weitere Perspektiven ergänzt werden, wenn diese für die Beschreibung des Verhaltens und der Eigenschaften eines Prozesses von grundlegender Bedeutung sind (Jablonski and Bussler 1996). Wir werden Beispiele für solche neuartigen Perspektiven in Abschn. 3 diskutieren.

Die aktuelle Forschung auf dem Gebiet des Prozessmanagements fordert, dass ein prozessorientiertes Informationssystem einen Kompromiss zwischen der Unterstützung und Führung von Menschen bei der Prozessausführung und der gleichzeitigen Gewährung von möglichst viel Freiheiten für den Prozessbeteiligten anbieten muss (Ter Hofstede et al. 2009). In diesem Zusammenhang wird ein Geschäftsprozess, der die Prozessbeteiligten weniger bei der Auswahl von Ausführungspfaden einschränkt, als flexibler Prozess bezeichnet (Sadiq et al. 2001). Dem gegenüber stehen strikte Prozesse, welche dem Prozessbeteiligten lediglich wenige alternative Ausführungspfade anbieten.

In Anlehnung an die Terminologie von Programmiersprachen gibt es zwei Ansätze für die Beschreibung von Prozessmodellen: den imperativen und den deklarativen Stil. Der imperative Weg entspricht der imperativen oder prozeduralen Programmierung, bei der jeder mögliche Ausführungspfad eines Prozesses zur Entwurfszeit vorhergesehen und explizit kodiert werden muss. Fehlt ein Pfad, so gilt er als nicht zulässig. Beim deklarativen Ansatz hingegen werden nur die unerwünschten Pfade und Konstellationen ausgeschlossen, so dass alle verbleibenden Pfade potenziell möglich sind; sie müssen nicht einzeln im Voraus vorgesehen werden. Da flexible Prozesse viele oft unvorhergesehene Pfade beinhalten, ist der deklarative Ansatz dafür am besten geeignet. Umgekehrt eignet sich ein imperativer Modellierungsstil für die Beschreibung von strikten Prozessen.

Traditionelle Notationen für die Geschäftsprozessmodellierung wie Business Process Model and Notation (BPMN)¹ setzen auf eine explizite Kodierung von sequentiellen, alternativen und parallelen Pfaden. Infolgedessen muss jeder mögliche Ablauf zur Entwurfszeit bekannt sein. BPMN stellt den Industriestandard der prozeduralen Prozessmodellierung dar. BPMN verfolgt den imperativen Modellierungsansatz und eignet sich dadurch gut für die Modellierung von strikten Prozessen.

Die Case Management Model and Notation (CMMN)² repräsentiert die Bemühungen der OMG (Object Management Group), die deklarative Geschäftsprozessmodellierung zu standardisieren. Anstatt sich auf einen expliziten Fluss zu verlassen, beschränken Ereignis-Bedingungs-Aktions-Regeln (ECA) den Eintritt und/oder Austritt von Aktivitäten innerhalb eines Prozessmodells. Somit eignet sich diese Notation sehr gut zur Modellierung flexibler Prozesse. Allerdings ist die Handhabung deklarativer Ansätze zur Prozessmodellierung kompliziert und komplex, weshalb deren Akzeptanz in der Praxis noch eingeschränkt ist. Abschn. 3.2 geht auf diese Problematik näher ein.

Ein erster Anwendungsfall entstammt dem Projekt PRIME³. Neben zwei akademischen Forschungsgruppen sind drei Partner aus der Industrie und dem öffentlichen Sektor beteiligt. Neben weiteren Zielen liegt ein Schwerpunkt des Projekts auf der Modellierung von Prozessen in einer Kommune. Da die untersuchten Prozesse recht starr und determiniert sind, erscheint ein imperativer Modellierungsstil angebracht. Daher wird ein BPMN-basiertes Prozessmanagementsystem für die Prozessmodellierung und -ausführung gewählt. Eine Arbeitsgruppe dieses Projekts konzentriert sich besonders auf die Modellierung der organisatorischen Perspektive der betrachteten Prozesse in der untersuchten Kommune. Ein Schwerpunkt hierbei ist, dass Bürgeranfragen schnell und korrekt den zuständigen Ansprechpartnern der öffentlichen Behörde zugeordnet werden.

Bevor wir in die Diskussion dieser Modellierungsaufgabe einsteigen, rekapitulieren wir die Modellierungsprimitive des BPMN-Standards für die organisatorische Perspektive. BPMN bietet zwei Modellierungselemente für die Organisationsperspektive an: Pools und Lanes. Pools stellen globale Teilnehmer eines Prozesses dar. Lanes sind partitionierende Pools und beschreiben Gruppen von Personen, die einige der Aufgaben, d. h. Prozessschritte, ausführen dürfen. Lanes können weiter in Sub-Lanes unterteilt werden, um die potenziellen Prozessbeteiligten genauer zu bestimmen. Wir bezeichnen die in Frage kommenden Personen, die durch eine Lane identifiziert werden, kurz als Gruppe. Es muss erwähnt werden, dass diese modellierten organisatorischen Elemente vom Ausführungssystem eines BPMN-Werkzeugs nicht berücksichtigt werden; sie veranschaulichen lediglich den organisatorischen Aspekt auf Modellierungsebene.

Bei der Untersuchung der Anforderungen an die organisatorische Perspektive der Prozesse der untersuchten Stadtverwaltung werden einige kritische Punkte deutlich:

Was sind die unvermeidlichen Konsequenzen aus den obigen Beobachtungen? Wir halten zwei Schlussfolgerungen für besonders relevant. Erstens wird ein Modell im Allgemeinen als ein Kommunikationsmittel zwischen Domänenexperten und beispielsweise Ingenieuren oder Computerspezialisten angesehen (Bialy et al. 2017). Zusammenfassend muss aber leider festgestellt werden, dass BPMN-basierte Prozessmodelle, die auf einer Swimlane-Notation für organisatorische Belange basieren, diese Anforderung nicht erfüllen. Wenn man bedenkt, dass Domänenexperten die einzigen Beteiligten sind, die die Korrektheit eines Prozessmodells aus pragmatischer Sicht beurteilen können, wird somit ein schwerwiegender Nachteil erkennbar. Zweitens fehlt dem Standard, aber auch den meisten verfügbaren professionellen Werkzeugen Funktionalität, die es ermöglicht, anspruchsvolle organisatorische Sachverhalte wie beispielsweise das Vier-Augen-Prinzip oder flexibel zusammengesetzte Arbeitsgruppen darzustellen.

BPMN ist in erster Linie auf die Modellierung von Geschäftsprozessen fokussiert ist. Es bietet eine standardisierte Darstellung für Prozesse, jedoch neigt es dazu, andere organisatorische Aspekte, wie die Unternehmensstruktur, nur begrenzt zu berücksichtigen. BPMN ist daher eher auf die punktuelle und spezifische Darstellung von Prozessen ausgerichtet, was dazu führen kann, dass eine umfassende und multiperspektivische Sicht auf das Unternehmen vernachlässigt wird. Wenn eine detailliertere Modellierung des Zusammenspiels zwischen Prozessen und organisatorischen Strukturen erforderlich ist, stößt BPMN an seine Grenzen. Hier kommt die Notwendigkeit eines multiperspektivischen Ansatzes ins Spiel. Ein solcher Ansatz ermöglicht es, die verschiedenen Aspekte eines Unternehmens integrativ zu betrachten und somit eine umfassendere Modellierung vorzunehmen. Dies kann durch die Verwendung von spezialisierten Modellierungssprachen und -techniken erfolgen, die auf die jeweiligen Perspektiven zugeschnitten sind (Scheer 2013; Frank 2002).

Es ist durchaus interessant, einen Blick in die Praxis zu werfen und zu untersuchen, wie Praktiker mit den gerade dargestellten Mängeln umgehen. Da Pools und Swimlanes keine Vorschrift für die Implementierung von BPMN-Prozessen sind, sondern nur als Hilfsmittel bei der Modellierung dienen, werden sie in gewisser Weise missbraucht. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass organisatorische Sachverhalte sehr grobkörnig modelliert werden. Dies hat wiederum zur Folge, dass Prozessmodelle von Fachexperten nicht korrekt und vollständig validiert werden können, da sie nicht die später tatsächlich zu realisierenden Prozesse abbilden. Für die Umsetzung anspruchsvoller organisatorischer Aufgaben codieren Prozessimplementierer diese Logik völlig losgelöst von den organisatorischen Einstellungen eines BPMN-Prozessmodells, d. h. von Pools und Swimlanes. In Russell et al. (2005) wird eine solche Implementierung als workaround bezeichnet, da sie kein integrierter Bestandteil des Entwurfs einer Prozessmanagementanwendung ist.

Was könnte eine Lösung für die festgestellten Defizite sein? Aufgrund der langjährigen Erfahrung sowohl im akademischen Bereich als auch in der Industrie stellen wir Folgendes zur Diskussion. Es gibt durchaus praktisch verwendbare Forschungsansätze, die wertvolle Ideen zur Modellierung komplexer und anspruchsvoller organisatorischer Fragestellungen entwickelt haben (Jablonski and Bussler 1996). Andere Ansätze zeigen, wie man ausdrucksmächtige Elemente in die organisatorische Perspektive eines Prozessmodells integrieren kann (Cabanillas et al. 2015). Außerdem zeigt Russell et al. (2005), dass einige Prozessmanagementsysteme bereits mächtige Modellierungselemente für organisatorische Aspekte anbieten. Allerdings handelt es sich dabei nur um eine kleine Auswahl von Systemen, welche auch nicht sehr verbreitet sind. Eine naheliegende Konsequenz aus diesen Beobachtungen ist, die beispielhaft dargestellten Forschungsideen und Produkteigenschaften in den Standard bzw. in moderne Prozessmanagementsysteme zu übernehmen. Die zitierten Forschungsansätze schlagen beispielsweise Notationen zur Modellierung des Vier-Augen-Prinzips oder beliebiger Organisationsstrukturen jenseits strenger Hierarchien vor. Auch wenn diese Ansätze noch nicht ausgereift sind, so bilden sie doch eine fundierte Basis für den praktischen Einsatz. Zudem zeigen bisherige Umsetzungen mächtiger Organisationsmodelle in früheren Prozessmanagementsystemen deren Machbarkeit. Sollten diese Ansätze aus Wissenschaft und Industrie jedoch noch nicht ausgereift und umfangreich genug sein, könnte dies eine Motivation für die Forschung sein, dieses Forschungsgebiet neu zu überdenken und diese wegweisenden Konzepte und Ideen zu verfeinern und zu erweitern. Auf diese Weise könnte die Notation BPMN erweitert werden, so dass neben der Prozessperspektive auch die Organisationsperspektive umfänglich modelliert werden kann.

Ein zweites Beispiel stammt aus dem Fertigungsbereich⁴. Einer unserer Projektpartner stellt Sondermaschinen her. Dieser Produktionsprozess zeichnet sich durch zwei Dinge aus. Erstens wird jede Maschine in Einzelfertigung hergestellt und ähnelt weitgehend nicht anderen Maschinen. Zweitens muss die Entscheidung, ob und – falls positiv entschieden – wie eine solche Maschine gefertigt wird, jedes Mal mehr oder weniger neu geplant werden. Die Annahme eines Auftrags ist also ein mehrstufiger Entscheidungsprozess, der von verschiedenen Mitarbeitern aus unterschiedlichen Abteilungen des Unternehmens durchgeführt wird. Die Prozessschritte entstammen zwei sich ergänzenden Bereichen: Ein erster Bereich vertritt die finanzielle und budgetäre Seite der Produktion. Es muss herausgefunden werden, ob eine neu zu konstruierende und zu bauende Maschine rentabel produziert werden kann. Eine zweite Gruppe von Schritten ist eher technischer Natur. Je nach herzustellender Maschine muss eine Vielzahl von technischen Prüf- und Planungsschritten durchgeführt werden. Es liegt auf der Hand, dass dabei verschiedene Instrumente sowohl aus dem finanziellen als auch aus dem technischen Bereich eingesetzt werden müssen. Beide Arten von Prozessschritten, technische und finanzielle, beeinflussen sich gegenseitig. Auch die Prozessschritte innerhalb der beiden Bereiche beeinflussen sich gegenseitig. Zusammenfassend ist dieser Fertigungsprozess ein typischer Vertreter eines so genannten deklarativen bzw. deskriptiven Prozesses (Jablonski and Bussler 1994) mit vielfältigen Abhängigkeiten zwischen den Prozessschritten, wobei die Reihenfolge ihrer Ausführung meist nicht vordefiniert ist, sondern durch Ergebnisse von Zwischenschritten und persönliche Entscheidungen von Domänenexperten bestimmt wird. Daher scheint ein deklarativer Prozessmodellierungsansatz für diese Aufgabe prädestiniert zu sein.

In der Literatur und in der Praxis sind eine Reihe von Ansätzen zur deklarativen Prozessmodellierung vorgeschlagen worden. Declare (Pesic et al. 2007) und MP-Declare (Schönig et al. 2016; Ackermann et al. 2018) werden seit Jahren in der Wissenschaft erforscht. CMMN wurde von der Object Management Group als Standard für deklarative Prozessmodellierungssprachen definiert. Mehrere Anbieter bieten praktische Werkzeuge für die Modellierung deklarativer Prozesse nach diesem Standard an (z. B. Camunda⁵). DMN⁶, ebenfalls ein Standard der Object Management Group, ergänzt CMMN, wenn es um die Spezifikation von entscheidungsbasierten Aufgaben geht.

Aufgrund der Bekanntheit des Ansatzes haben wir zunächst versucht, das industrielle Szenario mit (MP-)Declare zu modellieren. Da jedoch die beteiligten Fachleute von Anfang an enorme Probleme hatten, die Semantik dieser Sprache zu verstehen – insbesondere aufgrund des Fehlens einer grafischen Notation – haben wir sie im Projekt nicht weiter verwendet. Auch die Verwendung von DCR-Graphen (Hildebrandt et al. 2013) oder der textuellen Notation DPIL (Zeising et al. 2014) konnte die Akzeptanz des deklarativen Modellierungsansatzes nicht erhöhen. Insbesondere die vielen verschiedenen Beziehungen zwischen Prozessschritten mit unterschiedlicher Semantik haben zu erheblichen Verständnisproblemen geführt.

Schließlich haben wir vorgeschlagen, eine Mischung aus CMMN und DMN für die Modellierung des komplexen Anwendungsszenarios zu verwenden. Unsere Erfahrungen mit dem Einsatz dieser Technologien sind ambivalent. Die folgende Diskussion gliedert sich in zwei Teile: Der erste Teil befasst sich mit der funktionalen und verhaltensbezogenen Perspektive eines Prozessmodells, während der zweite Teil Daten, die organisatorischen und die operativen Fragmente einer Prozessbeschreibung behandelt.

Da der prinzipielle Ansatz der deklarativen Prozessmodellierung durchaus akzeptabel zu sein scheint, ist es bedauerlich, dass er keine „Marktreife“ erreicht hat. Wir führen dies auf die überfrachtete Notation dieser Sprachen und die fehlenden Modellierungsmöglichkeiten für die organisatorische, operative und datenbezogene Perspektive zurück. Camunda⁷ stimmt mit dieser Beobachtung überein, wobei im zitierten Block vor allem die ungewöhnliche Art der Modellierung als Grund für die Ablehnung von CMMN genannt wird. Ähnlich den Erfahrungen von Camunda mussten wir auch in unserem Projekt auf eine normale BPMN-Modellierung für die obigen Szenarien übergehen, obwohl dabei völlig unübersichtliche Prozessmodelle entstanden, da die oben genannten komplexen Entscheidungsprozesse modelliert werden mussten. Die Verwendung von DMN-Tabellen bildet nur einen kleinen Teil der benötigten Aspekte ab. DMN-Tabellen vereinfachen vielschichtige Entscheidungspunkte, bilden jedoch kein Verhalten, keine Organisationsbeziehungen und Beziehungen bzw. zeitliche Abhängigkeiten zwischen Prozessschritten ab und sind daher als ganzheitliche Prozessmodellierungssprache nicht verwendbar.

Außendienstprozesse sind ein wesentlicher Bestandteil vieler Branchen, darunter Telekommunikation, Fertigung, Handwerk, Versorgungsunternehmen und Gesundheitswesen. Sie umfassen verschiedene Aktivitäten wie Installation, Wartung, Reparatur und Inspektion, die von Außendiensttechnikern beim Kunden vor Ort durchgeführt werden. Trotz ihrer entscheidenden Rolle bei der Sicherstellung einer qualitativ hochwertigen Leistungserbringung und der Kundenzufriedenheit werden Außendienstprozesse im Vergleich zu anderen Arten von Prozessen bislang nur wenig untersucht.

Die zunehmende Komplexität von Außendienstprozessen, die durch den raschen technologischen Fortschritt und aufgrund wachsender Kundenerwartungen bedingt ist, motiviert eine systematische und umfassende Modellierung und Implementierung dieser Prozesse. Außendiensttätigkeiten sind ressourcenintensiv und verursachen Kosten für Personal, Transport und Ausrüstung. Das Aufkommen neuer Technologien wie das Internet der Dinge (IoT) und Augmented Reality (AR) hat den technischen Kontext eines Außendienstes verändert. Die Integration dieser Technologien in die Prozesse des Außendienstes erfordert ein tieferes Verständnis der betrieblichen Perspektiven. Eine alternde Belegschaft und ein Mangel an qualifizierten Technikern stellen die Außendienstbranche ebenfalls vor Herausforderungen. Ein umfassendes Geschäftsprozessmodell für Außendienstaktivitäten hilft Unternehmen, ihre Mitarbeiter besser zu steuern, indem sie Bereiche für Schulungen identifizieren, die Ressourcenzuweisung verbessern und somit die Gesamtproduktivität steigern. In Anbetracht dieser Faktoren besteht ein dringender Bedarf an einem systematischen Ansatz zur Modellierung der betrieblichen Perspektive für Prozesse des Außendienstes.

Ein interessanter Prozess im Rahmen von Außendienstaktivitäten ist Untersuchungsgegenstand im praxisorientierten Forschungsprojekt TRADEmark⁸ mit drei Partnern aus dem Handwerk neben wissenschaftlichen Projektpartnern. Ziel des Projekts ist die systematische digitale Unterstützung von Außendienstprozessen in Handwerksbetrieben auf der Basis prozessorientierter Informationssysteme. Eine systematische Erfassung und Modellierung der betrieblichen Prozesse der beteiligten Unternehmen ist die Grundlage für die Implementierung eines BPMS für den Außendienst.

Für die Erstellung verständlicher und technisch umsetzbarer Prozessmodelle wird ein BPMN-basierter Modellierungsansatz gewählt. In Diskussionen und Workshops mit den Projektpartnern kristallisiert sich insbesondere eine starke Fokussierung auf zwei Perspektiven der Prozessmodellierung heraus, die in bestehenden Ansätzen bisher wenig oder gar nicht berücksichtigt wurden: (i) die operationale Perspektive, d. h. (manuell zu benutzende) Werkzeuge, die für eine bestimmte Aufgabe eingesetzt werden, und (ii) die ortsbezogene Perspektive, d. h. die Berücksichtigung der Verortung von Entitäten durch den Kontrollfluss innerhalb eines Prozesses und bei der Aufgabenzuweisung.

Bei der Untersuchung der Anforderungen an die betriebliche und standortbezogene Perspektive von Prozessen in Handwerksbetrieben zeigen sich einige kritische Punkte:

Welche Schlussfolgerungen können wir aus den oben geschilderten Erfahrungen ziehen? Es zeigt sich, dass wichtige Aspekte räumlich verteilter Prozesse in Sprachen zur Prozessmodellierung bisher nur unzureichend berücksichtigt wurden. Es fehlt an praktischen Notationen für ortsbezogene Kontexte wie beispielsweise die ortsbezogene Aufgabenzuweisung. Auch wenn die Forschung das breite Spektrum der Möglichkeiten des IoT für BPM erkannt hat, fehlen sowohl Modellierungselemente als auch Systemunterstützung für die Verknüpfung von Non-IT-Tools und Prozessmanagement. Aus unserer Sicht empfiehlt es sich darüber hinaus, für die praxisorientierte Prozessmodellierung eine aussagekräftige operative Perspektive in bestehende Modellierungssprachen zu integrieren.

Produktions- oder Fertigungsprozesse bilden den Kern verschiedener Branchen und umfassen eine Vielzahl von Aktivitäten wie Materialhandhabung, Montage, Bearbeitung, Qualitätskontrolle und Verpackung. Diese Prozesse sind unerlässlich für die Herstellung von Waren und Dienstleistungen, die den Kundenanforderungen entsprechen und gleichzeitig betriebliche Effizienz und Kosteneffizienz gewährleisten. In den letzten Jahren hat sich die Fertigungslandschaft aufgrund der Globalisierung, des technologischen Fortschritts und der steigenden Kundenanforderungen stark verändert, so dass ein effizientes Management dieser Prozesse wichtiger denn je ist.

Der Einsatz von Prozessmanagement in der Fertigung kann Unternehmen zahlreiche Vorteile bieten und ihre Wettbewerbsfähigkeit und Produktivität steigern und gleichzeitig einen erhöhten Sicherheitsstandard gewähren. BPM ermöglicht es Unternehmen, Fertigungsprozesse zu analysieren und zu visualisieren und ermöglicht somit, Ineffizienzen, Engpässe und Sicherheitsprobleme zu erkennen. Darüber hinaus gelten in der verarbeitenden Industrie oft strenge gesetzliche Vorschriften und Branchenstandards wie ISO 9001 oder Six Sigma. BPM unterstützt Unternehmen bei der Einhaltung solcher Vorschriften, indem Prozesse dokumentiert, Rollen und Verantwortlichkeiten definiert und standardisierte Verfahren eingeführt werden.

Betrachten wir den Sicherheitsaspekt speziell in Fertigungsunternehmen genauer. Der folgende Anwendungsfall aus dem Projekt INSIST⁹ mit Partnern aus der produzierenden Industrie befasst sich mit diesem Aspekt. Ziel des Projektes ist u. a. die prozessorientierte Erfassung der am Prozess beteiligten Entitäten, d. h. Maschinen, Komponenten und Menschen, sowie deren Sicherheitsanforderungen. Das Industrial IoT (IIoT), also die Integration von IoT-Technologien in Produktionsumgebungen, bietet zwar neue Chancen, hat aber auch seine Schattenseiten. Die Konnektivität und IT-Integration industrieller Komponenten schafft neue Möglichkeiten für Angreifer, Prozesse zu infiltrieren, zu stören oder böswillig zu verändern. Aufgrund der neuen Möglichkeiten und der damit verbundenen Gefahren erfordert Cybersicherheit in IIoT-Umgebungen besondere Aufmerksamkeit. Es gibt Bestrebungen der EU, die Umsetzung von Sicherheitsmaßnahmen, wie z. B. IEC62443, EU-weit als Standard zu etablieren. Um die Sicherheit in industriellen Prozessen von vornherein berücksichtigen zu können, ist ein umfassender Modellierungsansatz notwendig, der auch die Sicherheitsanforderungen in IIoT-Prozessen abdeckt. Dabei ist es für ein sinnvolles und nachhaltiges Sicherheitsmanagement entscheidend, die Unternehmensressourcen, ihre betrieblichen Abläufe und ihren Informationsbedarf zu kennen und zu definieren. Darauf aufbauend können Risiken identifiziert, Schutzmaßnahmen ergriffen und Sicherheitsvorfälle überwacht werden. Vor diesem Hintergrund bietet die Disziplin des BPM zahlreiche etablierte Methoden, Konzepte und Technologien zur systematischen Modellierung betrieblicher IIoT-Prozesse, die auch zur Verbesserung der Sicherheit genutzt werden können. Während die Integration von IoT- und BPM-Technologie im Allgemeinen bereits erforscht ist, stellt die Verknüpfung von BPM mit Sicherheitsaspekten eine bisher ungenutzte Quelle zur Verbesserung der Cybersicherheit in produzierenden Unternehmen dar.

Ausgehend von diesen Überlegungen und den Anforderungen ergeben sich folgende Probleme bei der Modellierung sicherheitsrelevanter Aspekte:

Aus den Erfahrungen, die in diesem Projekt gesammelt worden sind, können wir sehr ähnliche Schlussfolgerungen ziehen, wie sie zuvor diskutiert wurden. Aufgrund der zunehmenden Verschmelzung von IT und Betriebstechnik besteht ein dringender Bedarf an Prozessmanagement für den IIoT-Sektor. Hier konzentrieren wir uns auf die Sicherheitsperspektive, die heutzutage einer der wichtigsten Aspekte des Softwaremanagements ist. Es ist jedoch zu wenig Aufwand zu beobachten, um diesen Aspekt so zu entwickeln, dass er bequem in Prozessmanagementsystemen genutzt werden kann. Der in Hornsteiner and Schönig (2023) entwickelte Ansatz stellt eine erste Möglichkeit dar, BPMN als Sicherheitsmanagement-Tool im IIoT zu nutzen.