Betriebswirtschaftliche Analyse auf operationalen Daten

236 Pages·2008·7 MB·German

by  Pascal Schmidt-Volkmar

Pascal Schmidt-Volkmar
Betriebswirtschaftliche Analyse
auf operationalen Daten
GABLER EDITION WISSENSCHAFT
Pascal Schmidt-Volkmar
Betriebswirtschaftliche
Analyse auf
operationalen Daten
Mit einem Geleitwort von Univ.-Prof. Dr. Peter Chamoni
GABLER EDITION WISSENSCHAFT
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Dissertation Mercator School of Management, Universität Duisburg-Essen, 2008
1. Auflage 2008
Alle Rechte vorbehalten
© Gabler | GWVFachverlage GmbH, Wiesbaden 2008
Lektorat: Frauke Schindler / Anita Wilke
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wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.
Umschlaggestaltung: Regine Zimmer, Dipl.-Designerin, Frankfurt/Main
Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier
Printed in Germany
ISBN 978-3-8349-1230-5
Geleitwort
Die Forschungsbemühungen der Wirtschaftsinformatik sind u. a. auf den Aufbau von
Informationssystemen für das Management ausgerichtet. Diese Systeme werden
heute unter dem Oberbegriff Business Intelligence (BI) zusammengefasst, worunter
Komponenten zur Datenhaltung und zur Datenanalyse verstanden werden. Seit
knapp zwanzig Jahren ist man sich in Theorie und Praxis einig, dass diese Datenhal-
tung losgelöst von den operativen Systemen vorgenommen werden muss, um zum
einen die kritischen Geschäftsprozesse nicht durch umfangreiche Analysen und
Berichtsanforderungen zu stören und zum anderen eine unternehmensweite integ-
rierte Sicht auf alle entscheidungsrelevanten Daten herzustellen. Die Zweiteilung in
operative und analytische Informationsverarbeitung führt zwangsläufig zu komplexen
Transfer- und Speicherstrukturen, da erst die zeit- und sachgerechte Zusammenfüh-
rung aller Unternehmensdaten in ein Data Warehouse die Entscheidungsunterstüt-
zung per IT ermöglicht. Nach einigen Jahren Erfahrung in diesem Projektumfeld
sehen sich die Unternehmen immer stärker mit der Situation konfrontiert, dass sich
kopierte und historisierte Datenbestände bis zu dreistelligen Terabytes ansammeln,
die eine performante Datenanalyse kaum mehr möglich machen. Hinzu tritt eine
Entwicklung, die als operationales BI bezeichnet wird. Hierzu werden die Funktionali-
täten einer mehrdimensionalen Analyse nicht nur den taktischen und strategischen
Aufgaben im Unternehmen zur Verfügung gestellt, sondern diese werden ereignisge-
steuert im Tagesgeschäft der Mitarbeiter verfügbar macht. Konkret bedeutet dies
z.B., dass nicht nur Marktdaten zur Segmentierung von Kundenklassen erhoben
werden, sondern dass in einem Call Center auch der direkte Kundenkontakt durch
BI-Systeme analysiert und gesteuert wird. Kurzfristige Reaktionsfähigkeit auf Ge-
schäftsereignisse erfordert agile Informationssysteme, die aber durch den historisch
und technisch bedingten Aufbau von massiven und zentralen Data Warehouse-
Systemen verhindert werden. Damit stellt sich die grundsätzliche Frage, ob mit der
derzeitigen Architektur von analytischen Informationssystemen die heutigen Anforde-
rungen der betriebswirtschaftlichen Praxis noch erfüllbar sind. Hier setzt die vorlie-
gende Arbeit von Herrn Schmidt-Volkmar an, deren Ziel es ist, ein Konzept für die
Speicherung entscheidungsrelevanter Datenstrukturen im Hauptspeicher zu erarbei-
ten und mit Hilfe eines Prototypen die Praxistauglichkeit für große Datenbestände im
Labor unter Beweis zu stellen. Dieser Impuls sollte nun die Gestaltung zukünftiger
Data-Warehouse-Architekturen befruchten.
Univ.-Prof. Dr. Peter Chamoni
Vorwort
An dieser Stelle möchte ich meinen Dank aussprechen an all diejenigen, die mich
während der Bearbeitung der Dissertation begleitet und unterstützt haben.
Meinem Doktorvater, Herrn Prof. Dr. Peter Chamoni von der Universität Duisburg-
Essen, möchte ich für die zahlreichen inhaltlichen Anregungen und Fachgespräche
ganz herzlich danken. Jeder Besuch in Duisburg war eine Quelle neuer Motivation
und Ideen. Besonders die geduldige Ermahnung, die Betriebswirtschaftslehre vor
lauter Technik nicht zu vernachlässigen, hat mir sehr geholfen.
Außerdem danke ich den Sponsoren meiner Doktorarbeit bei der SAP AG, den
Herren Andreas und Jürgen Sattler, die mir große Freiheiten bei der Erstellung der
Arbeit ließen. Meinem unmittelbaren Vorgesetzten, Herrn Tahar El Idrissi-Lamghari,
bin ich für sein Vertrauen in meine Leistung sowie die freundschaftliche und stets
motivierende Unterstützung zu großem Dank verpflichtet.
Den Herren Thomas Legler, Andrew Ross, Franz Färber und Stefan Biedenstein
gebührt herzlicher Dank für lange und intensive Diskussionen während der letzten
Jahre sowie für die Mitarbeit beim Korrekturlesen.
Den Doktoranden des Lehrstuhls für Wirtschaftsinformatik und Operations Research
der Mercator School of Management danke ich für die freundliche Aufnahme und die
Unterstützung während meiner Arbeit. Bedanken möchte ich mich auch bei meinen
Kollegen bei der SAP AG für die Hilfe bei der Erstellung des Prototypen und für die
vielen Hinweise und geduldigen Erklärungen komplexer technischer Zusammenhän-
ge.
Mein ganz besonderer Dank gebührt jedoch meiner Frau Claudia für die liebevolle
Unterstützung.
Pascal Schmidt-Volkmar
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis............................................................................................XIII
Tabellenverzeichnis...............................................................................................XVII
Abkürzungsverzeichnis...........................................................................................XIX
1 Einleitung...........................................................................................................1
2 Grundlagen........................................................................................................5
2.1 Typen von Business Intelligence.....................................................................15
2.2 On-Line Analytical Processing (OLAP) als Werkzeug
für Business Intelligence..................................................................................19
2.2.1 Definition....................................................................................................19
2.2.2 Typen von OLAP-Datenablagen................................................................20
2.2.3 OLAP-Operationen.....................................................................................23
2.2.4 OLAP-Konzepte.........................................................................................24
2.3 Operationales Business Intelligence................................................................30
2.3.1 Zeitnahe Verfügbarkeit von Datenänderungen...........................................31
2.3.2 Anpassung an Informationsbedarf des Nutzers.........................................34
2.3.3 Analyseperformanz....................................................................................36
2.4 Zusammenfassung..........................................................................................37
3 Transaktionales System..................................................................................41
3.1 Anforderungen.................................................................................................41
3.1.1 Ausrichtung an Geschäftsprozessen..........................................................41
3.1.2 Verfügbarkeit..............................................................................................41
3.1.3 Transaktionsunterstützung.........................................................................42
3.2 Datenmodell.....................................................................................................43
3.3 Architektur.......................................................................................................44
3.4 Prozesse..........................................................................................................46
3.5 Bewertung.......................................................................................................48
4 Data Warehouse und Data Mart......................................................................51
4.1 Anforderungen.................................................................................................54
4.1.1 Themenorientierung...................................................................................54
4.1.2 Vereinheitlichung........................................................................................57
4.1.3 Dauerhaftigkeit...........................................................................................57
4.1.4 Zeitorientierung..........................................................................................58
4.1.5 Performanz.................................................................................................64
4.1.6 Variabilität..................................................................................................64
4.2 Datenmodell.....................................................................................................65
4.2.1 Flaches Datenmodell..................................................................................66
4.2.2 Sternschema..............................................................................................67
X Inhaltsverzeichnis
4.2.3 Schneeflockenschema...............................................................................71
4.2.4 Vormaterialisierte Sichten..........................................................................72
4.3 Architektur.......................................................................................................76
4.4 Prozesse..........................................................................................................79
4.4.1 Extraktion...................................................................................................80
4.4.2 Transformation...........................................................................................82
4.4.3 Laden.........................................................................................................84
4.5 Bewertung.......................................................................................................85
5 Hauptspeicherbasiertes System......................................................................95
5.1 Anforderungen.................................................................................................95
5.1.1 Geschäftsprozess- und Themenorientierung.............................................95
5.1.2 Analytische Variabilität...............................................................................96
5.1.3 Aktualität und Dauerhaftigkeit....................................................................96
5.1.4 Performanz.................................................................................................96
5.1.5 Zeitorientierung..........................................................................................96
5.1.6 Verfügbarkeit..............................................................................................96
5.1.7 Vereinheitlichung........................................................................................97
5.2 Datenmodell.....................................................................................................97
5.2.1 Geschäftsobjekte.......................................................................................97
5.2.2 Logische Sichten......................................................................................110
5.3 Architektur.....................................................................................................122
5.3.1 Präsentationsschicht................................................................................127
5.3.2 Geschäftslogik..........................................................................................129
5.3.3 Geschäftsobjekte.....................................................................................130
5.3.4 Datenzugriff..............................................................................................130
5.3.5 Persistenz................................................................................................131
5.4 Prozesse........................................................................................................155
5.4.1 Erstellung der logischen Sicht..................................................................157
5.4.2 Aktualisierung der Datenbasis..................................................................158
5.4.3 Auswertung auf Haupt- und Deltaindex....................................................159
5.4.4 Transformation zur Laufzeit......................................................................161
5.4.5 Zusammenführung von Haupt- und Deltaindex........................................161
5.4.6 Sicherung der Indizes in sekundärer Persistenz......................................163
5.5 Zusammenfassung........................................................................................167
Inhaltsverzeichnis XI
6 Operationales Business Intelligence: Prototyping..........................................171
6.1 Einleitung und Szenariobeschreibung...........................................................171
6.2 Zeitnahe Verfügbarkeit der Daten..................................................................176
6.3 Anpassung an Informationsbedarf des Nutzers.............................................180
6.4 Analyseperformanz........................................................................................181
6.4.1 Vergleich zwischen logischer Sicht und optimiertem Sternschema..........182
6.4.2 Vergleich zwischen logischer Sicht und unoptimiertem Sternschema......184
6.5 Weitere Nutzeffekte.......................................................................................187
6.5.1 Kosteneinsparungen bei Hardware..........................................................188
6.5.2 Vermeidung von Datenhaltungskosten durch Kompression.....................189
6.5.3 Kosteneinsparung bei Personal...............................................................195
6.6 Zusammenfassung........................................................................................196
7 Zusammenfassung und Ausblick...................................................................199
Literaturverzeichnis................................................................................................205
Abbildungsverzeichnis
Abb. 2-1: Abgrenzung analytischer Systeme..............................................................5
Abb. 2-2: Vernetzungs- und Verstehensmodell von Ackoff........................................7
Abb. 2-3: Transformationsmodell Wissen – Information.............................................9
Abb. 2-4: Spektrum von BI-Technologien.................................................................13
Abb. 2-5: Schichten der BI-Architektur.....................................................................14
Abb. 2-6: ROLAP-Architektur....................................................................................21
Abb. 2-7: Dimensionsbegriffe...................................................................................26
Abb. 2-8: Ableitungsmöglichkeiten von Zeitgranularitäten........................................26
Abb. 2-9: Strukturbestandteile in Dimensionen.........................................................27
Abb. 2-10: Hierarchiemodellierung über Bewegungsdaten......................................28
Abb. 2-11: Unbalancierte Hierarchie bei der Zeitableitung.......................................29
Abb. 2-12: Explizite Modellierung von Dimensionsstrukturen
in externen Hierarchien....................................................................................30
Abb. 2-13: Latenzzeiten............................................................................................32
Abb. 2-14: Wert einer Information im Zeitverlauf......................................................33
Abb. 2-15: Informationsangebot, -nachfrage und -bedarf.........................................35
Abb. 2-16: ANSI/SPARC Drei-Schichten-Modell......................................................38
Abb. 3-1: Prozessmodell eines Beispiel-Geschäftsprozesses..................................47
Abb. 4-1: Nabe-Speiche-Architektur.........................................................................51
Abb. 4-2: Unterschiedliche Betrachtung desselben Datenbestands.........................56
Abb. 4-3: Data Warehouse als Sammlung von Schnappschüssen
des OLTP- Datenbestandes............................................................................59
Abb. 4-4: Das Sternschema......................................................................................68
Abb. 4-5: Erweitertes SAP Sternschema..................................................................71
Abb. 4-6: Zusammenhang zwischen Anzahl Aggregate,
Datenvolumen und Performanz.......................................................................74
Abb. 4-7: Architektur eines DW-Systems..................................................................77
Abb. 4-8: Unterprozesse der Transformation............................................................83
Abb. 4-9: Komplexe Transformation.........................................................................87
Abb. 4-10: Datenfluss aus den Tabellen eines OLTP-Systems bis
in die vormaterialisierten Sichten des DW-Systems........................................88
Abb. 5-1: UML-Diagramm des Geschäftsmodells "Lieferauftrag"...........................102
Abb. 5-2: UML-Darstellung des Geschäftsobjektes Lieferauftrag...........................104
Abb. 5-3: Abbildung der Geschäftsprozesse durch Geschäftsobjekte....................105
Abb. 5-4: Unterstützung von Geschäftsprozessen statt
monolithischer Anwendungen durch Geschäftsobjekte.................................107