Information Systems

Professur in Heilbronn

Zunehmend werden Informationssysteme und neue Technologien (wie beispielsweise Artificial Intelligence oder RPA) auch für Unternehmen und Organisationen, die keine IT-Produkte und -Services anbieten, von essenzieller Bedeutung sein, um in den heutigen Märkten bestehen zu bleiben. Auf der einen Seite helfen Informationssysteme und neue Technologien, die eigenen Geschäftsprozesse effektiv und effizient zu gestalten. Auf der anderen Seite können sie eingesetzt werden, um neue Geschäftsmodelle und -märkte zu erschließen.

Der Information Systems-Lehrstuhl am TUM Campus Heilbronn mit Fokus auf Business Process Management (BPM) und Enterprise Architektur (EA) forscht und lehrt an der Schnittstelle zwischen Management und Technologie. Der Lehrstuhl beschäftigt sich mit Methoden, Konzepten und Techniken für den erfolgreichen Einsatz von Informationssystemen und -technologien in Geschäftsprozessen als auch zur Entwicklung neuer Geschäftsfelder und mit der neuen Gestaltung solcher Systeme und Technologien. Dabei nutzt der Lehrstuhl Erkenntnisse aus EA, welches analytische Methoden zur Integration der Geschäftsstrategie, der Unternehmensstruktur und dem Einsatz von IT anbietet und BPM, welches durch Methoden, Konzepte, Techniken und Systeme für stabile, effiziente und anpassungsfähige Geschäftsprozesse sorgt.

Aktuelles & Events

Veranstaltungen

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News

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Deadline ICPM Konferenz 2024

Prof. Dr. Luise Pufahl ist Program Co-Chair der diesjährigen ICPM, die in Kopenhagen vom 14.Okt - 18.Okt. stattfindet. Deadline für Forschungsbeiträge ist der 23. Mai

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Deadline 1st Workshop on Visual Process Analytics

Prof. Dr. Luise Pufahl ist Co-Chair des ersten Workshops zu Visual Process Analytics, welcher zusammen mit der EuroVis2024 in Odense, Denmark vom 27 - 31. Mai stattfindet. Deadline für Beiträge ist der 8. März.

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Deadline Stellenausschreibung in Sustainability Forschungsprojekt

Im Rahmen dieser Forschungsstelle als wissenschaftlicher Mitarbeiter*in haben Sie die Möglichkeit, einen Beitrag zur Spitzenforschung zu leisten, die sich mit den kritischen Herausforderungen der Ausrichtung von Geschäftsprozessen auf nachhaltige Praktiken befasst.

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BPM Workshops Proceedings veröffentlicht

Die Papiere der Workshops der BPM Konferenz 2023, die in Utrecht stattfand, sind im LNBIP 492 veröffentlicht und online zugänglich.

Team

Forschung

Schwerpunkte

  • Geschäftsprozessmanagement & Management von wissensintensiven Prozessen
  • Process Mining
  • Compliance und Nachhaltigkeit in Geschäftsprozessen
  • Automatisierungssysteme für Geschäftsprozesse

Projekte

DFG-Projekt Conformance Checking für regulatorische Dokumente (CheR)
(in Kollaboration mit der Universität Mannheim)

Geschäftsprozesse müssen oft Regularien folgen, wie etwa klinischen Richtlinien im Gesundheitswesen, Gesetze und Statuten in der öffentlichen Verwaltung, oder neue Hygieneregeln in vielen verschiedenen Bereichen. Für den Erfolg von Organisationen und für Audits, ist es wichtig zu wissen: Folgen wir den vorgeschriebenen Regularien? Wenn wir abweichen, warum? Müssen wir die Mitarbeiterweiterbildung verbessern? Könnten Regularien angepasst werden, damit sie besser in der Praxis einsetzbar sind?
Das CheR-Projekt kombiniert zum ersten Mal Techniken der Referenzmodellierung und Conformance Checking, um reales Prozessverhalten mit vorgeschriebenen Regularien zu vergleichen. Das Ziel ist, Abweichungen zwischen dieses zu finden und zu visualisieren, um Mitarbeiter*innen gezielt zu schulen, Audits vorzubereiten, oder Verbesserungen für Prozesse oder Regularien vorzuschlagen. Mehrere Aspekte müssen dafür betrachtet werden: (1) die Unterstützung der (semi-)automatisierten Referenzmodellierung, (2) die Extraktion sinnvoller Eventlogs, (3) die Evaluation bestehender Conformance-Checking-Methoden und möglicher Erweiterungen, (4) eine empirische Evaluation, ob und wie CheR das Conformance Checking mit Regularien ermöglicht.

Publikationen

Letzten 5 aktuellen Publikationen des Teams:

Wichtigsten 10 Publikationen des Teams:

Eine kombinierte und aktuelle Liste der Publikationen unseres Teams kann hier gefunden werden: Google Scholar

Lehre

Thesen

Prozess

Sollten Sie Interesse an einem der von uns angebotenen Abschlussarbeitsthemen haben, verfahren Sie bitte wie folgt:

Senden Sie uns ein einseitiges Anschreiben, in dem Sie Ihre

  • Interessen
  • Erfahrungen (bspw. Belegte Lehrveranstaltungen, Projekte, Arbeitserfahrung)
  • Motivation, diese Interessen und Erfahrungen am Lehrstuhl einzubringen
  • sowie ggf. relevante Publikationen

darlegen. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn Sie bereits Lehrveranstaltungen des Fachgebiets belegt haben und Erfahrungen mit wissenschaftlichem Schreiben und Arbeiten haben – bitte machen Sie dies in Ihrem Anschreiben deutlich. Senden Sie die Dokumente an thesis@infs.cit.tum.de.

Ist Ihr Anschreiben aussagekräftig und überzeugend, findet ein erstes Treffen mit uns statt in dem wir das Arbeitsthema konkretisieren. Im Anschluss daran stellen Sie innerhalb von 4 – 6 Wochen ein Exposé fertig. Darin führen Sie

  • Motivation (Forschungsfrage und entsprechend relevante Probleme/Forschungslücken, mit Belegen aus Fachliteratur)
  • Geplante Ziele / Kontributionen (konkrete Meilensteile und Zielsetzungen)
  • Methodik und Evaluation (geplante Methoden, um Forschungsfragen zu beantworten und Ergebnisse zu evaluieren)
  • Risiken (mögliche Risiken, die Ihrer Arbeit und deren Erfolg entgegenstehen)

aus.

Möglicherweise bitten wir um Änderungen am Exposé, sodass es gegebenenfalls mehrere Iterationen durchläuft.

Sobald das Exposé eine zufriedenstellende Grundlage für die Abschlussarbeit darstellt, melden Sie die Arbeit an. Wir empfehlen, im Laufe der Arbeitsphase regelmäßige Treffen mit den Betreuenden durchzuführen, um Fragen und Unklarheiten direkt adressieren zu können und ein befriedigendes Ergebnis für alle Beteiligten sicherzustellen.

Der Bearbeitungszeitraum beträgt für die Bachelorstudiengänge Informatik und Information Engineering 4 Monate, falls Sie in einem anderen Studiengang studieren, schauen Sie bitte in die entsprechende FPSO. Gewöhnlich, je nach FPSO, erfolgt nach Ende der Bearbeitungszeit dann das Bachelorkolloquium.

Für die Formalien bezüglich Anmeldung, Abgabe, etc. konsultieren Sie ihre FPSO und besuchen Sie die offiziellen Seiten der TUM, z.B. https://www.cit.tum.de/cit/studium/studierende/abschlussarbeit-abschluss/informatik/ . Wir möchten hiermit auch explizit auf die Regeln zur guten wissenschaftlicher Praxis hinweise, welche Sie bei der Bearbeitung beachten müssen und unter folgendem Link finden können: https://portal.mytum.de/archiv/kompendium_rechtsangelegenheiten/sonstiges/TUM_SGwP.pdf/ .

Themenbereiche

Im Folgenden sehen Sie die Themenbereiche und konkrete Problemstellungen, zu denen Sie Bachelor- oder Masterthesen bei uns am Fachgebiet schreiben können.

Generelle Themen, für die wir Abschlussarbeiten durchführen, sind:

  • Intelligent Automation / Hyperautomation
  • Business Process Simulation (BPS)
  • Sustainability in BPM
  • Resource Allocation in Business Processes
  • Explaining Activity Dependencies

Konkrete Themenvorschläge

Nutzung von Prozessengines für die Analyse der Nachhaltigkeit von Geschäftsprozessen (Bachelorarbeit)

Die Umsetzung von Geschäftsprozessen kann negative Auswirkungen auf die Umwelt haben, was bedeutet, dass die Umweltauswirkungen von Geschäftsprozessen analysiert werden müssen. Ein bestehendes Rahmenwerk, das SOPA-Framework, verwendet Lebenszyklus-Bewertungen (Lifecycle Assessment, LCA), um diesen Einfluss einzubeziehen. Die Analysen erfolgen jedoch auf einer Ebene, die von realen Prozessausführungen abstrahiert. Während der Laufzeit können Prozessengines, die zur Ausführung von Prozessen verwendet werden, dazu genutzt werden, a) Laufzeitdaten zu verfolgen und b) Benutzereingaben bei bestimmten Aktivitäten anzufordern, damit die Umweltauswirkungsanalysen genauer durchgeführt werden können. Von Relevanz hierfür ist das Verständnis der Basiseinheiten, die in der LCA verwendet werden und zur Verfeinerung der Analysen genutzt werden können. Ziel: Erweitern Sie eine Geschäftsprozessengine, damit zusätzliche Daten, die für Umweltauswirkungsanalysen relevant sind, während der Ausführungszeit eingegeben/verfolgt werden können. Evaluieren Sie dies anhand eines Beispiels.

 

Visualisierung und Kommunikation der Umweltauswirkungen von Geschäftsprozessen (Masterarbeit)

Um die Umweltauswirkungen von Geschäftsprozessen effektiv zu kommunizieren, werden nicht nur numerische Darstellungen, sondern auch Visualisierungen innerhalb eines Prozessmodells benötigt. Bestehende Arbeiten verwenden in der Regel Farbkodierungen für diese Informationen (z.B. werden Reduzierungen der Auswirkungen durch grün umrandete Aktivitäten dargestellt, Verschlechterungen durch rot umrandete Aktivitäten). Eine solche Abstraktion könnte jedoch möglicherweise, ähnlich wie numerische Darstellungen, die Auswirkungen schlecht repräsentieren und zu fehlerhaften Interpretationen und Schlussfolgerungen von Unternehmensnutzern führen. Daher bedarf es einer Untersuchung darüber, wie genau diese Umweltauswirkungen an Unternehmensnutzer kommuniziert werden können, um das Risiko fehlerhafter Interpretationen zu reduzieren. Ziel: Entwicklung eines Mechanismus, mit dem die Umweltauswirkungen von Geschäftsprozessen visuell deutlich kommuniziert werden können, unter Berücksichtigung verwandter Forschungsbereiche wie Visual Analytics. Evaluierung dieses Mechanismus durch eine Benutzerstudie oder andere benutzerzentrierte Methoden.

 

Proaktive Nutzerschnittstellen für Intelligente Prozessautomatisierung

Geschäftsprozessengines, die durch KI erweitert werden, versprechen eine hochgradig autonome Prozessorchestrierung. Dennoch sind menschliche Prozessbeteiligte nach wie vor integraler Bestandteil der ausgeführten Prozesse. Folglich muss die Mensch-Maschine-Schnittstelle Funktionalitäten beinhalten, damit das System proaktiv menschliche Akteure kontaktieren kann, z.B. um Neukontextualisierungen anzufragen, Entscheidungen in unbekannten Situationen zu eskalieren oder auf ungewöhnliche Situationen aufmerksam zu machen.
Ziel: Identifikation von Anforderungen für die Benutzerschnittstelle von intelligenten Prozessautomatisierungssystemen. Konzeptualisieren, wie diese Anforderungen umgesetzt werden können, und einen Prototyp erstellen.

 

Modellbasierte Multi-Source-Entdeckung von Prozesssimulationsmodellen

Geschäftsprozesssimulation ist eine Schlüsselmethode für die vorausschauende Prozessverbesserung. Je genauer ein Simulationsmodell eine (potenzielle) Realität widerspiegelt, desto wertvollere Erkenntnisse lassen sich daraus ableiten. Zu diesem Zweck müssen Informationen aus verschiedenen Quellen wie Prozess-Mining-Tools, Datenbanken und menschlichem Wissen berücksichtigt werden. Dies stellt eine Herausforderung für Simulationsexperten dar, die dann verschiedene Tools und deren Datenformate manuell integrieren müssen. Visuelle Modelle versprechen, Entdeckungspipelines für Simulationsmodelle greifbar und automatisierbar zu machen und damit diese Herausforderung anzugehen.
Ziel: Entwicklung eines benutzerfreundlichen Mechanismus zur Verallgemeinerung der Integration verschiedener Tools für die Entdeckung und Parametrisierung von Geschäftsprozess-Simulationsmodellen. Evaluierung des entwickelten Artefakts.

 

Analyse und Kategorisierung von existierenden öffentlichen Event Logs

Event-Logs ermöglichen es, die tatsächlichen Abläufe in einem Unternehmen zu erfassen, Abweichungen zu identifizieren, Engpässe zu erkennen und ineffiziente Aktivitäten zu identifizieren. Als objektive Datengrundlage werden sie oft für die Evaluierung von vorgestellten Ansätzen und Ideen in der Community verwendet. Sie ermöglichen es Wissenschaftlern und Praktikern, Geschäftsprozesse empirisch zu untersuchen, neue Modelle zu entwickeln und Verbesserungen vorzuschlagen. Ein Problem besteht jedoch darin, dass Event-Logs oft auf verschiedenen Webseiten und in verschiedenen Formaten verteilt sind. Es fehlt eine zentrale Übersicht. Dies macht es zeitaufwendig und schwierig, den geeigneten Datensatz für eine bestimmte Analyse oder Evaluierung im Bereich des Geschäftsprozessmanagements zu finden.
Ziel/Aufgabe: Stellen Sie eine Übersicht über verfügbare Daten im Bereich des Geschäftsprozessmanagements zusammen und erläutern Sie, für welche Anwendungsgebiete welche Datensätze geeignet sind. Finden Sie dafür eine geeignete Gruppierung die Prozessdatensätze zu Fragestellungen im BPM Bereich zuordnet.

 

Case Study: Dokumentation eines wissensintensiven Prozesses

Um Ideen und neue entwickelte Ansätze im BPM-Bereich zu testen und auszuprobieren, benötigen wir reale Use Case Szenarios, die Problematiken anschaulich aufzeigen und an denen man entwickelte Techniken ausprobieren kann. Diese Thesis befasst sich mit der Dokumentation eines Geschäftsprozesses, dessen Domäne frei gewählt werden kann. Neben der Erstellung eines Prozessmodells, soll der Fokus vor allem auf der Definition von Abhängigkeiten zwischen Aktivitäten liegen und dem kontextuellen Einfluss auf den Prozess. Darüber hinaus soll ein erweiterter Event Log erstellt werden, beispielsweise durch Simulation des Prozessmodells, der Attribute enthält, die den Kontext aufgreifen.
Ziel/Aufgabe: Bereitstellung eines Use Cases, in dem alle Aktivitätsabhängigkeiten spezifiziert werden und der kontextuelle Einfluss klar definiert ist. Dazu soll ein Prozessmodell entworfen und ein Event Log Datensatz erstellt werden

 

Analyse von temporalen und existenziellen Abhängigkeiten im fragmentbasierten Case Management (Masterarbeit)

Heutzutage müssen sich Geschäftsprozesse dynamisch aufgrund von sich ändernden Bedingungen, Regelungen und eines sich verändernden Umfelds stetig anpassen. Die Änderung von Prozessverhalten wird als Business Process Redesign (BPR) bezeichnet. Als Grundlage für BPR werden Geschäftsprozessmodelle verwendet. Diese zeigen jedoch nur einen Teil aller Abhängigkeiten, da sie im Hinblick auf ein Modellierungsziel angefertigt wurden. Um eine korrekte Änderung einer Relation zu gewährleisten, wurde bereits gezeigt, dass versteckte, implizite Abhängigkeiten durch sogenannte existenzielle Abhängigkeiten sichtbar gemacht werden können. In Kombination mit zeitlichen Abhängigkeiten definieren sie verschiedene Arten von Beziehungen zwischen Aktivitäten. Bisher wurde die Übersetzung in temporale und existenzielle Abhängigkeiten für Business Process Model and Notation (BPMN) gezeigt, eine imperative Modellierungssprache. Für semi-strukturierte Prozesse, die ein hohes Maß an Flexibilität aufweisen aber dennoch imperative Strukturen haben, wird unter anderem der Modellierungsansatz fragmentbasiertes Case Management (fCM) verwendet. Um fCM Prozessmodelle für BPR verwenden zu können, muss eine Übersetzung in temporale und existenzielle Abhängigkeiten gefunden werden. Dabei soll herausgefunden werden, inwieweit es möglich ist, Fragmente auf Basis von temporalen und existenziellen Abhängigkeiten zu identifizieren. Es handelt sich um eine rein konzeptionelle Arbeit.
Ziel/Aufgabe: Finde eine Übersetzung von einem gegebenen fCM Prozessmodell in temporale und existenzielle Abhängigkeiten. Untersuche darüber hinaus, wie Fragmente auf Basis von temporalen und existenziellen Abhängigkeiten identifiziert werden können und welche Gesetzmäßigkeiten es gibt.

 

Analyse von N-äre Aktivitätsrelationen auf Basis von temporalen und existenziellen Abhängigkeiten (Masterarbeit)

Um Geschäftsprozesse abzubilden, die ein hohes Maß an Flexibilität aufweisen, sogenannte wissensintensive Prozesse (KiPs), wurden deklarative Modellierungssprachen entwickelt. Im Gegensatz zu imperativen Sprachen, die sich auf die Ausführungsreihenfolge von Aktivitäten fokussieren, repräsentieren sie den Prozess auf Basis von Bedingungen. Die zeitliche Abfolge von Aktivitäten rückt in den Hintergrund, sodass oftmals sogenannten knowledge worker (Wissensarbeiter) entscheiden müssen, welche Aktivität konkret ausgeführt wird. Neben DECLARE und DCR-Graphs, gibt es einen Ansatz der die temporalen und existenziellen Abhängigkeiten zwischen Aktivitäten modelliert. Eine Relationsart definiert sich dabei über die Kombination aus temporaler und existenzieller Abhängigkeit. Diese Beziehungen zwischen Aktivitäten wurden bisher jedoch immer als binäre Relationen definiert. Schaut man sich jedoch eine einfache XOR Beziehung zwischen drei Aktivitäten A,B und C, wobei C und B in einer exklusiven Beziehung stehen, an, so kann eine Abhängigkeit zwischen den drei Aktivitäten identifiziert werden: Sobald A ausgeführt wurde, folgt direkt danach die Ausführung von entweder B oder C. Eine solche Art der Abhängigkeit kann noch nicht explizit dargestellt werden. Ziel dieser Masterarbeit ist es, Gesetzmäßigkeiten in Aktivitätsrelationen zu finden und Muster zu erkennen. Wann stehen mehr als zwei Aktivitäten in einer Beziehung, welche n-ären Relationen gibt es und wie können wir sie darstellen?
Ziel/Aufgabe: Entwickle einen konzeptionellen Ansatz wie n-äre Beziehungen zwischen Aktivitäten dargestellt werden können. Finde Gesetzmäßigkeiten in der Kombination von binären Relationen und stelle eine Übersicht an n-ären Relationstypen zusammen. Nutze dafür den Ansatz der temporalen und existenziellen Abhängigkeiten.

 

Identifikation des Kontextuellen Ursprung und der Verletzbarkeit von Aktivitätsrelationen auf Basis von LLMs und NLP (Bachelorarbeit)

Geschäftsprozesse müssen sich stetig an sich ändernde Bedingungen, Normen und an ein dynamisches Umfeld anpassen. Methoden und Techniken werden durch den Bereich des Business Process Redesigns (BPR) bereitgestellt. Auf Basis von Prozessmodellen kann durch die Änderung von Relationen zwischen Aktivitäten das Prozessverhalten angepasst werden. Um eine Änderungsoperation durchzuführen, muss jedoch sichergestellt werden, dass die jeweilige Relation geändert, also verletzt werden darf. Der Verletzlichkeitsgrad einer Aktivitätsbeziehung wird meist durch den Kontext, also den Urspruch und die Motivation definiert. So kann ein Naturgesetz nicht umgangen werden, ein Gesetz oder eine best practices allerdings schon, jedoch mit unterschiedlichen Konsequenzen. Dieses Bachelorthesis-Thema beschäftigt sich damit, herauszufinden, welches Potenzial Large Language Models (LLMs) und Natural Language Processing (NLP) haben, um signifikante Informationen bezüglich des Ursprungs sowie der Verletzlichkeit von Aktivitätsrelationen aus Textquellen zu extrahieren. Ziel ist es, einen Überblick über die Methoden und Tools zu geben, die dabei helfen könnten und erste Ansätze auf konzeptioneller Ebene zu entwickeln.
Ziel/Aufgabe: Führe eine Literatursuche durch und stelle relevante Ansätze im Bereich LLM/NLP und Business Process Management zusammen, die für die Informationsgewinnung hinsichtlich des Ursprungs und der Verletzbarkeit einer Aktivitätsrelation dienen können. Erarbeite, welches Potenzial LLMs und NLP in diesem Bereich haben. Darüber hinaus sollen erste konzeptionelle Ansätze entwickelt werden.