In current clinical environments, radiologies are already heavily using digital media for storing and viewing radiological images. As a consequence, reporting (i.e. evaluating the images to a medical reports) is done in front of a computer display and thus the reporting itself is done via a word processing software and so forth. In installations today, this variety is controlled integrated applications (e.g. RIS "Radiology Information System), which are using the diverse application like MS-Word for it's own need.
In digital radiologies, the immens amount of data from the digital films (up to several 100MBytes), is a big challange, due to the user requirement of immediate access to the films. Due to hardware limits, one have to use inteligent algorithms for the film transportation. These algorithms of today are based on the standards DICOM and HL7. Due to the limited functionality regarding process control in these standards, the configuration of the delivery of films is complicated and cost intensive.
The aim of this project is to enhance the possibilities of controling the film transportation and the integration of support systems (e.g. word processors) by using workflow technology. The ability of workflow management systems to control the processes and legacy applications will provide hospitals with a more simple and more functional possiblity to control their existing processes.
Another topic lies in managing several hundrets or thousands of installation with different workflow models. Beneath the technical aspects like remote installation, adminstration and so forth, a big challenge lies in finding similarities between the workflow models and using them. For this application, new modeling techniques have to be developed.
Ein wesentliches Charakteristikum der meisten existierenden Data-Warehouse-Systeme ist, dass alle Daten zentralisiert in einem Data-Warehouse gehalten werden. Der Ansatz der komponentenbasierten Data-Warehouse-Systeme geht einen Schritt weiter: Er versucht einzelne, sowohl räumlich als auch inhaltlich verteilte Systeme, in Form von Komponenten so zu integrieren, dass die Autonomie der einzelnen am Gesamtsystem beteiligten Partener erhalten bleibt, gleichzeitig aber auch eine Gesamtnutzung wie in einem verteilten System erfolgen kann. Die Komponenten sollen sich bei einem zentralen Koordinator anmelden (und auch wieder abmelden) können, wobei sie nicht nur eine Beschreibung ihrer Daten, sondern auch ihrer Funktionalität bekanntgeben. Damit bieten sie einen Dienst an, der einzeln oder auch in Zusammenarbeit mit anderen Komponenten genutzt werden kann. Hauptgegenstand der erst im Laufe des Berichtszeitraums neu aufgenomenen Forschungsidee ist die Verknüpfung bekannter Techniken aus dem Data-Warehouse-Bereich und dem Gebiet der komponentenbasierten Systeme unter dem Gesichtspunkt der spezifischen Eigenschaften und Probleme des Data-Warehousing, um darauf neue Erkenntnisse und Verfahren zu gewinnen.
Der Bezug zu Problemstellungen aus der industriellen Praxis wird momentan durch eine Kooperation mit IMS Health (Frankfurt a.M.) hergestellt. IMS Health ist ein seit etwa 50 Jahren existierender, weltweit operierender Anbieter von Informationen und Technologien für die Pharma- und Gesundheitsindustrie. Die anfallenden statistischen Daten wie Rezepte oder Verordnungen von Ärzten werden in unterschiedlichen Systemen aufbereitet, gespeichert und der Auswertung durch eine Vielzahl spezifischer Anwendungen zur Verfügung gestellt. Der Ansatz der komponentenbasierten Data-Warehouse-Systeme soll die bisher nur sehr schwer durchführbare Kombination von Ergebnissen einzelner System erleichtern.
Am 01.07.1999 wurde der Transferbereich 21 (TFB 21) von der Deutschen Forschungsgemeinschaft als erster Transferbereich der Universität Erlangen-Nürnberg und gleichzeitig erster Transferbereich im Fachgebiet Informatik in Deutschland eingerichtet.Kooperationspartner im TFB21 sind der Lehrstuhl für Datenbanksysteme und die Siemens AG, ZT SE 5, sowie der Lehrstuhl für Betriebssysteme und die 3 SOFT GmbH, Erlangen. Im Laufe von drei Jahren soll unter dem Thema "Operationales Prozeß- und Datenmanagement für Großprojekte im Anlagenbau" ein komplexes Anwendungssystem, welches ein Anwendungsszenario aus dem Bereich Anlagentechnik des Projektpartners Siemens abbildet, entworfen und teilweise implementiert werden.
Einige kommerziell verfügbare Workflow-Management-Systeme haben inzwischen einen Reifegrad erlangt, der ihren effizienten Einsatz in realen Anwendungsumgebungen möglich erscheinen läßt. Aufgrund dieser Entwicklung entscheiden sich immer mehr Unternehmen unterschiedlicher Branchen für den produktiven oder zumindest experimentellen Einsatz von Workflow-Management in einzelnen Geschäftsbereichen, mit dem Ziel, die Eignung dieser neuen Technologie für den unternehmensweiten Einsatz zu erproben. Im Rahmen mehrerer Projekte mit Industriebeteiligung (v.a. DaimlerChrysler AG und Siemens AG) wurden einige kommerzielle Workflow-Management-Systeme untersucht. Dabei zeigte sich, daß die derzeit am Markt befindlichen Systeme nur für einzelne, eng eingegrenzte Anwendungsgebiete geeignet sind. Eine Erweiterung der vorhandenen Grundfunktionalität dieser Workflow-Management-Systeme zur Anpassung an neue Anwendungsbereiche ist in der Regel nicht vorgesehen und kann vom Hersteller des Systems nur unter großem Aufwand realisiert werden.
Im Rahmen dieses Teilprojektes des TFB21 konnte gezeigtwerden, dass Komponentenmodelle, wie sie z.B. in Form der Enterprise Java Beans Verbreitung gefunden haben, eine geeignete Grundlage für den Aufbau eines hinreichend flexiblen Workflow-Management-Systems bilden. Aufbauend auf den Ergebnissen früherer Forschungsarbeiten am Mobile-Prototypen, wird nun eine komponentenbasierte WfMS-Architektur entworfen. Ziel ist es, diese Komponentenarchitektur bis zueinem Punkt weiterzuentwickeln, an dem sie die für den realen Einsatz notwendigen Eigenschaften, wie Flexibilität, Skalierbarkeit und Verläßlichkeit, gewährleisten kann. Die erarbeiteten Konzepte werden prototypisch implementiert und anhand von ausgewählten Anwendungsszenarien, v.a. aus dem Bereich Anlagenbau, auf ihre Praxistauglichkeit untersucht.
In Zusammenarbeit von der DaimlerChrysler AG und dem Lehrstuhl für Datenbanksysteme der Universität Erlangen Nürnberg (IMMD6) wurde ein Evaluierungsprojekt bzgl. der Anwendbarkeit verschiedener Workflow-Management-Systeme für einen Entwicklungsprozess (DMU-Prozess) durchgeführt. Es wurden folgende Workflow-Management-Systeme (WfMS) untersucht:
Die Evaluierung orientiert sich an aus dem Anwendungsgebiet "Engeneering" extrahierten und vereinfachten Kernproblematiken des DMU-Prozesses, der für die Evaluierung der Systeme zu Grunde gelegt wurde.
Der Ergebnisbericht der Evaluierung umfaßt für jedes Workflow-Management-System ein Grundlagenteil, der zum einen die wichtigsten Begriffe aus der Terminologie des jeweiligen Systems auf die korrespondierenden Begriffe des zu Projektbeginn vereinbarten Glossars abbildet, um ein leichteres Verständnis der Systeme zu ermöglichen. Zum anderen werden noch weitere systemspezifische Informationen zu den Grundkonzepten der Workflow-Management-Systeme aufgeführt. Jedes Systemkapitel schließt mit einem Unterkapitel Modellierung ab, in dem die Realisierung der Kernproblematiken des DMU-Prozesses und die dadurch hervorgegangen positiven bzw. negativen Systemeigenschaften beschrieben werden. Hierbei ist zu beachten, daß der DMU-Anwendugsprozeß möglichst ohne Programmierung und Verwendung des API in den verschiedenen Systemen umgesetzt werden sollte, um einen Eindruck über die Mächtigkeit der Workflow-Sprachen zu erhalten. Unter diesem Gesichtspunkt wurden verschiedene Möglichkeiten entwickelt, die extrahierten Kernproblematiken umzusetzen.
Das Forschungsgebiet der Anfrageverarbeitung und -optimierung im Bereich der Data-Warehouse-Systeme hat am Lehrstuhl für Datenbanksysteme eine lange Tradition. Verschiedene Verfahren wurden analysiert und entwickelt sowie deren Einsetzbarkeit und Optimierungspotential im experimentellen Datenbanksystem CubeStar untersucht. Im nächsten Schritt ging es um Untersuchungen in einer realen Produktivumgebung, um Ergebnisse nicht nur unter Laborbedingungen zu erhalten.
Als Projektpartner wurde die GfK Marketing Services GmbH in Nürnberg gefunden, die an der Entwicklung eines Data-Warehouse-Systems arbeitet. Dies soll als neues Produktionssystem und Ablösung der bestehenden Host-Landschaft dienen zur Berechnung von Marktanalysen, die an die Kunden verkauft werden können. Bei Projektbeginn hat man sich für eine Eigenentwicklung entschieden, da in der Marktforschung sehr hohe Anforderungen an ein Analysesystem auftreten, bedingt durch die sehr großen Datenmengen, die zu verarbeiten sind, sowie eine Vielzahl von Benutzern als auch Reportingsysteme, die versorgt werden müssen. Die Zugriffe können unterteilt werden in Ad-hoc-Anfragen der Marktanalysten und regelmäßige im Batch-Betrieb laufende Berichtsgenerierungen.
Die Marktforschungs kann als ideales Anwendungsszenario angesehen werden, da hier die Anforderungen der Marktanalysten an ein Reporting-System extrem hoch sind. Hinzu kommt, daß durch die Eigenentwicklung des Data-Warehouse-Systems ein hoher Einfluß auf die systemseitige Anfrageverarbeitung genommen werden kann, um hier beispielsweise Optimierungsverfahren einzusetzen.
Schon bei ersten Probeläufen mit Prototypen konnten Performance-Engpässe ausgemacht werden. Es sollte deshalb ein Optimierungsverfahren gefunden werden, das den hohen Anforderungen der GfK standhält. Im ersten Schritt soll eine Komponente zum Auffinden einer näherungsweise optimalen Mengen von materialisierten Sichten entwickelt werden. Dies beinhaltet auch eine geeignete, kostengünstige Aktualisierung der Aggregate. Im nachsten Schritt ist eine effiziente Anfrageausführungskomponente zu konzeptionieren, die eine Umstrukturierung der Anfragen durchführt, um geeignete Aggregate zu finden und in der Anfragebeantwortung zu verwenden.
Durch den Einsatz des Optimierungsverfahrens in einer realen Umgebung besteht die Chance dessen Tauglichkeit nicht nur in idealisierten Forschungs- oder Benchmark-Umgebungen nachzuweisen. Dabei war bereits ein wertvoller Input in die Forschung zu verzeichnen.
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