EP2414903A1 - Vorrichtung und verfahren zur erstellung eines prozessmodells - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur erstellung eines prozessmodells

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EP2414903A1
EP2414903A1 EP10707854A EP10707854A EP2414903A1 EP 2414903 A1 EP2414903 A1 EP 2414903A1 EP 10707854 A EP10707854 A EP 10707854A EP 10707854 A EP10707854 A EP 10707854A EP 2414903 A1 EP2414903 A1 EP 2414903A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
description
steps
model
phase
structure description
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10707854A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Pirker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2414903A1 publication Critical patent/EP2414903A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/408—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data
    • G05B19/4083—Adapting programme, configuration
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41865—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by job scheduling, process planning, material flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a device which is suitable for semantically enriching and structuring existing process models and to a corresponding method.
  • the invention further relates to a computer program product for carrying out the method, and to a data memory which stores the computer program product.
  • Technical apparatuses such as production lines or production facilities, typically include a variety of components. As technology advances, such devices become increasingly complex from a technical point of view. This results in a variety of possible malfunction of the equipment, making their maintenance difficult. Typically, failure causes of such complex devices are no longer immediately recognizable. A maintenance of complex equipment is complex and can only be performed by specialized personnel. Corresponding domain knowledge must be carefully maintained.
  • step-by-step instructions are typically not intended for machine processing.
  • Electronic operating instructions regularly have text and illustrations, which are read out and implemented by a maintenance technician.
  • An automated and information-technical processability of step-by-step instructions is not possible due to the lack of structuring of the operating instructions.
  • step-by-step instructions intended for both interactive use by users and by software applications are represented by simple sequences of human-readable and machine-readable action steps.
  • Partial information about step-by-step instructions is hereby typically created and managed simply or redundantly in the respective software applications.
  • the information for the user mostly as text and illustrations, can be processed separately.
  • process descriptions are typically only weakly structured to make them intuitive to a human user.
  • processes are described by means of a complex structure, which are only accessible to machine processing. Consequently, process models used in accordance with conventional methods can not be created, maintained and / or executed by both human users and machine devices.
  • an apparatus for creating a process model comprising:
  • a structure providing unit for providing a process structure description, the process structure description indicating a structure of a generic process; a process description unit for providing a process description, the process description indicating process steps and at least one temporal or causal dependence on the process steps; and a relationship production unit that establishes at least one relation between the provided process structure description and the provided process description for creating the process model.
  • the process model includes a process structure description, a process description and a mapping of characteristics of the process description to characteristics of the process structure description.
  • a process structure description can be viewed as a meta-model that describes a generic process.
  • a process structure description models individual process steps as well as temporal dependencies between the individual process steps.
  • a temporal dependency between individual process steps is z.
  • Temporal dependencies between process steps can establish an order on the process steps.
  • Process steps can also be causally dependent on each other.
  • a causal dependence describes z. For example, when a particular selection of process steps has been performed, a further selection of process steps may be performed.
  • the process structure description defines that a process has multiple phases, with each phase having any number of process steps.
  • the process structure description can also be defined as the basic framework of a process, which can be expanded as desired.
  • a generic process is z.
  • a generic process is z.
  • As a start phase any number of phases and / or a final phase. Such an abstract, generic process may be refined and / or specialized for any domain. For example, a startup phase may be opening a document, another phase may be editing the document, and a final phase may describe saving and closing a document.
  • a relation between the provided process structure description and the provided process description can e.g.
  • an abstract step can be defined in the process structure description, which is present in the process description as a concrete step, thus establishing a relation between a feature of the process structure description and the process description It is particularly advantageous here for each concrete step of the process description to be able to identify or assign an abstract step in the process structure description, thus enabling step-by-step instructions to be structured and semantically enriched
  • this integration can be accomplished, for example, by establishing at least one relation between the provided process structure description and the provided process description.
  • the created process model includes the process structure description, the process description, as well as the relations between the process structure description and the process description.
  • the provided process structure description may be in the form of a formal model, a propositional model, a description logic model, a predicate logic model, a rule-based model, a specification, an ontology, a metastrogram definition, and / or a natural linguistic text. This has the advantage that the process descriptions and the process structure descriptions are machine-readable and can be checked automatically.
  • the process structure description may include a process, a phase, a process step, a startup phase, a final phase, a predecessor phase, a final phase, a sequence of processes, a sequence of phases, a sequence of process step and / or have a step sequence. This has the advantage that the process structure description indicates a flexible meta-model of a process.
  • a process has at least one phase.
  • a phase includes at least one process step. This has the advantage that a process with arbitrary granularity can be represented. In addition, iterations and / or orders can be defined on any subprocesses.
  • Process steps can be performed in parallel, alternatively, optionally and / or iteratively. This offers the advantage that any sequence of process steps can be modeled.
  • z. B. transitive relations can be defined on individual process steps. For example, it can be defined that if there is a dependence between a process step A and a process step B, as well as a process step B and a process step C, this dependence also applies between the process steps A and C. This is particularly advantageous when modeling temporal relations. So z. B. be defined that, if a process step A takes place before a process step B, and a process step B takes place before a process step C, the process step A is transitive before the process step C is performed.
  • the provision of the process description takes place in one possible embodiment as a function of readout of a sensor. This has the advantage that user inputs can be monitored by means of a sensor, and from this a process description can be created.
  • the reading out of a sensor takes place z.
  • a user For analyzing a screen shot.
  • a user performs several process steps on a computer Anläge, where the individual process steps are identified by means of several screen shots.
  • the process description can be provided in accordance with an operating manual, a user manual, process documentation and / or user input. This has the advantage that already existing documentation can be reused to provide the process description.
  • the provision of the process structure description and / or the process description can be done by reading a data memory. This offers the advantage that existing process structure descriptions and / or already existing process descriptions can be reused. So it is z. For example, it is possible to use a process structure description in different domains.
  • the device for creating a process model has a reasoning unit which is suitable for checking the consistency of the process structure description. This has the advantage that the process structure description is error-free and can thus be reused in any number of domain-specific process descriptions.
  • a reasoning unit is suitable for extracting implicit knowledge from an existing knowledge base.
  • a reasoning unit is also suitable for generating new knowledge from an existing knowledge base by means of inference.
  • the invention further relates to a method for creating a process model, in particular using the devices already described, and comprises the following steps:
  • the invention further relates to a computer program product for carrying out the described method.
  • the invention further relates to a data memory which stores the computer program product.
  • the invention thus provides a method and a device which make it possible to create a process model which semantically enriches and structures processes.
  • the generated process model is intuitive to a human user, despite its extensive expressiveness, and is further, due to the use of arbitrary forms of representation, such B. a formal model, machine-readable.
  • the proposed method and the proposed device allow the process structure description to be definable independently of the specific process description, and thus reusable with respect to further domain-specific process descriptions.
  • Fig. 1 is a structured process model as may be created in the present invention
  • Fig. 2 is a hierarchical structure of a step-by-step guide according to an aspect of the present invention
  • FIG. 3 is a block diagram of an apparatus for creating a process model according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 4 shows a detailed block diagram to illustrate an embodiment of a device for creating a process model according to the present invention
  • FIG. 5 shows a flow chart for illustrating an embodiment of the method according to the invention for creating a process model
  • FIG. 6 shows a detailed flow chart for illustrating an embodiment of the method according to the invention for creating a process model.
  • FIG. 1 shows a created process model 2 according to one aspect of the present invention.
  • the process model 2 comprises a process structure description 3, a process description 4, and produced relations 5A, 5B, 5C, 5D.
  • the definition of the process structure description 3 takes place by means of description logic. scher modeling approaches. This z. B. OWL-DL can be used. Alternatively or in combination with OWL-DL, other OWL variants, DAML + OIL or RDFS, can also be used. It is particularly advantageous here that the process structure description 3 is implemented as a formal model. Consequently, further propositional, description-logical, predicate-logical and / or rule-based models are suitable for defining the process structure description 3.
  • the definition of the process structure description 3 is made by the description logic concepts and relations of the OWL-DL.
  • an ontological concept comprises a process, a phase and / or a step, this being drawn in circles in the present FIG.
  • the defined and logical concepts are pairwise related by means of a definition of ontological relations. Consequently, it is possible to assign individual steps to individual phases.
  • the relations are represented in the present Fig. 1 by lines connecting the circles representing concepts.
  • a relation can also be defined reflexively, d. h., That a step in turn may have further steps.
  • the ontological relation can also be defined between a variety of concepts. For example, classes of process steps can be defined.
  • Ontological relations can also be used to implement sequences of phases within a step-by-step guide. Here it can be defined in the process structure description 3 that certain phases form a sequence in a specific sequence.
  • the ontological concepts defined in the process structure description 3 can also have further attributes.
  • a process step which is modeled as an ontological concept, has a descriptive text.
  • a descriptive text provides information on how the corresponding process step is to be carried out.
  • the process structure description 3 defines that a generic process has the following meta-model:
  • the generic process consists of one or more phases.
  • a phase encapsulates one or more possible steps.
  • a step is an action to be performed by humans or machines.
  • Phases are arranged in sequence, e.g. B. predecessor or successor phases. That is, sequences are used to specify sequences of step sets. Steps within a phase are not ordered into sequences, i. that is, one or more steps of a phase can be performed in any order. Not every step in a phase has to be completed. The same step within a phase can be run more often, or the same step within a phase can be run exactly once, but at least one step of a phase must be run to activate the follow-up phase.
  • the generic process starts with a startup phase.
  • the starting phase is an excellent phase that has no previous phase.
  • the generic process ends with a final phase.
  • the final phase is an excellent phase that has no successor phase.
  • the generic process may have parallel sequences that have at least one of the following properties:
  • Each phase, except the start phase, has at least one predecessor phase
  • Each phase, except the final phase, has at least one successor phase
  • Each phase, except the start phase, can have several predecessor phases -
  • Each phase, except the final phase, can have several successor phases
  • phase P2 can be made optional, e.g. B. Phase Sequence Phase Pl -> Phase P2 -> Phase P3 can be supplemented by a parallel phase sequence Phase Pl -> Phase P3, making Phase P2 optional
  • the process model 2 shown in FIG. 1 also has a process description 4.
  • the process description 4 may in this case comprise a plurality of process steps, these process descriptions being in a temporal and / or causal relationship to one another.
  • processes are defined as a sequence of individual process steps.
  • the process description 4 describes a step-by-step instruction.
  • the step-by-step instructions are available in an electronic format, which allows to identify individual process steps of the step-by-step instructions. Furthermore, it may be possible to identify individual phases in the step-by-step instructions. So z.
  • a chapter in a manual which has a step-by-step instructions
  • a chapter for a phase predefined as well as a sub-chapter and / or paragraph are provided for a step.
  • a mapping of the process steps of the process description 4 to steps that are defined in the process structure description 3 takes place.
  • 4 phases can be identified in the process description.
  • the instantiated process steps of the process description 4 in the present exemplary embodiment can be carried out in accordance with at least one of the following possibilities: - Execution of parallel steps, due to parallel phase sequences
  • the process structure description 3 may have further elements that z. For example, you can model that sequences of phases can be traversed several times within a step-by-step guide, or you can create a hierarchical breakdown of
  • step-by-step instructions can be arranged modularly to more complex step-by-step instructions.
  • Figure 2 describes a hierarchical breakdown of a process according to one aspect of the present invention.
  • a process 10 which represents a maintenance process of a machine, according to one aspect of the present invention is structured and semantically enriched.
  • a process structure description 4 is provided.
  • the process structure description includes process 10, as well as phases IIA and IIB.
  • Phase IIA is subdivided into process steps 12A, 12B, 12C and 12D in the present exemplary embodiment.
  • process step 13A starting the machine
  • process step 13B reading out parameters
  • process step 13C unscrewing the housing
  • process step 13D exchange the module
  • process step 13E function test
  • process steps 13A, 13B, 13C and 13D are described in a chapter of the user manual.
  • process steps 13A, 13B, 13C, and 13D may each be associated with abstract process steps 12A, 12B, 12C, and 12D, which are included in phase IIA.
  • the flat process structure consisting of the process steps 13A, 13B, 13C and 13D is semantically enriched and assigned to a phase IIA which is included in the process 10.
  • process step 13E "functional test" is described in another chapter of the user manual than the already described process steps 13A, 13B, 13C and 13D. Consequently, it is possible to carry out the process step 13E in a separate abstract process step 12E, which in turn is included in phase IIB.
  • the tree structure shown in Figure 2 is both intuitive to a human user and machine processing accessible.
  • the process steps 13A, 13B, 13C, 13D and 13E are identified by means of a rule-based recognition method.
  • a corresponding rule base can, for. B. in a description language, such as. For example, SWRL.
  • it can be defined in the rule base, such as an assignment of the concrete steps 13A, 13B, 13C, 13D to the abstract steps 12A, 12B, 12C, 12D, and 12E took place.
  • the rule base can be analyzed by means of a rule engine and / or a reasoning unit, whereby further features of the process structure description 4 can be taken into account.
  • a process can also be defined as a sequence of states.
  • a process can thus be defined as a sequence of state transitions. Accordingly, in this case, the process structure description 3 refers to a state machine.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a device 1 for creating a process model 2 according to one aspect of the present invention.
  • the device 1 comprises a structure providing unit 20 for providing a process structure description 3, wherein the process structure description 3 indicates a structure of a generic process, a process description unit 21 for providing a process description 4, wherein the process description includes 4 process steps and at least one temporal or causal dependence on the process steps indicates and a Relationsher- position unit 22, which establishes at least one relation 5A, 5B, 5C, 5D between the provided process structure description 3 and the provided process description 4 for creating the process model 2.
  • FIG. 4 shows a detailed block diagram of a device 1 for creating a process model 2 according to an embodiment of the present invention, and differs from the device 1 shown in FIG. 3 as follows:
  • the structure providing unit 20 has a reasoning unit 32.
  • the reasoning unit 32 is suitable for checking a process structure description 3 for errors or consistency.
  • the process structure Structure description 3 can be read out of a data memory 30 by means of the structure providing unit 20. This can be z. B. done by means of a network.
  • the process structure description 3 is z. B. as a formal model, which can be checked by means of rules, which are also stored in the data memory 30.
  • the process description unit 21 has a sensor 33 which is suitable for detecting the process description 30. Based on predefined rules, which z. B. are stored in the data memory 31, the process description unit 21 can create a process description 4 depending on a sensor result.
  • a sensor can, for. For example, it may be an image recognition sensor that analyzes an action instruction that has multiple graphical representations. For example, an existing manual contains several graphical representations of process steps, with the process steps labeled in each case.
  • the visual sensor 33 is suitable for reading the labeling from the respective graphical representation, and assigning the readout label to individual process steps. Corresponding techniques, which are required in particular for image processing, can be read out of the data memory 31 by the process description unit 21.
  • the provided process structure description 3, as well as the provided process description 4, are transmitted to the relation production unit 22.
  • the relationship production unit 22 may have a data store that provides rules that describe how a relation is created between the process structure description 3 and the process description 4.
  • the described units of the device 1, in particular the structure providing unit 20, the process description unit 21, the relation making unit 22, and the reasoning unit 32 may be referred to as a processor, a microprocessor, a computer, a computer system, a central computer Processing unit, an arithmetic unit and / or be implemented as a circuit.
  • the data memory 30 and 31 can be replaced by any type of storage media, eg. As a hard disk, flash disk, USB stick, floppy disk, floppy disk, CD, DVD, Bluray disk, magnetic tape, tape and / or as a removable disk are formed.
  • the data stores 30 and 31 may also be implemented as a database server.
  • the data memories 30 and 31 are read in a possible embodiment via a network.
  • a network includes at least one hub, a switch, a router, a server, an access point, a client, a sender, a receiver, a network card and / or other network-typical components.
  • FIG. 5 describes a flowchart of a method for creating a process model 2, in particular using a device 1, and comprises the following steps:
  • a system administrator performs an installation process of software. To do this, he runs an installation program. The installa- The system administrator guides the system administrator through the installation process through a sequence of virtual windows displayed on a screen. The process description unit 21 uses screen shots to record the individual process steps, and names the individual steps with window titles that are displayed on each virtual window.
  • the title of a first virtual window is "select components for installation” and a second window is "specify installation path”.
  • the structure providing unit 20 provides a process meta model, which describes that repetitive process steps are combined in phases. Because the system administrator often the process steps
  • the reasoning unit 32 recognizes that the two process steps are a phase that can be iteratively traversed.
  • a process model 2 which represents both the installation process as a process description 4, as well as a process structure description 3 provides.
  • FIG. 6 shows a detailed flow chart of a method for creating a process model 2 and has the following method steps:
  • a first method step 200 concepts are defined which represent at least one process, at least one phase and / or at least one step.
  • Concepts are here z. Phases IIA and IIB or process steps 12A, 12B, 12C and 12D.
  • further attributes are defined, which are assigned to the respective concept. So z.
  • a specific description text can be assigned to a concept.
  • a definition of relations to the concepts described in method step 200 takes place. It is z.
  • a phase comprises a certain number of steps, and that certain steps must be taken each time the phase is executed, or that certain steps are optionally performed.
  • it can be defined in method step 201 which steps can take place in parallel. In addition, it can be described when certain phases must be cycled through or when cycles must be avoided.
  • a subsequent method step 202 automatic detection of process steps takes place.
  • This can be z. B. by means of capturing screen shots are performed. Screen shots are taken at regular intervals while a specific process is running. On the basis of the screen shots, individual process steps can then be identified.
  • This can be z. For example, in response to capturing labels of items displayed on a monitor when executing a process. In the execution of the process z. B. opened several virtual windows of an operating system, which have a label. Consequently, it can be detected in method step 202 when a new virtual window is opened, or a new process step is executed.
  • a temporal dependency is defined between the process steps detected in method step 202.
  • This can be z. B. by means of an analysis of the order of opened virtual windows.
  • z For example, certain sequences may be identified that indicate that cycles are occurring at a particular point in the execution of the process and / or that individual process steps are performed iteratively.
  • a read-out of a rule base is performed, which describes when relations exist between the concepts defined in method step 200 and the process steps detected in method step 202.
  • a subsequent method step 205 the rules read out in method step 204 are applied to the features defined in method steps 200 to 203.
  • they are created in a subsequent process step 206.
  • a process model 2 is created which models a process with semantic information and documents it accordingly.
  • step 207 a check of the consistency of the created model, z. By means of the reasoning unit 32.

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zum Erstellen eines Prozessmodells (2). Das Prozessmodell (2) weist eine starke Ausdrucksmächtigkeit auf und ist sowohl für einen menschlichen Benutzer intuitiv verständlich, als auch maschinell verarbeitbar. Das Erstellen des Prozessmodells (2) erfolgt in der vorliegenden Erfindung mittels dem Bereitstellen des konkreten Prozessmodells, eines Prozessmetamodells, sowie einer Abbildung von konkreten Prozessschritten auf die abstrakten Prozessschritte des Metamodells. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass das definierte Prozessmetamodell bezüglich weiterer domänenspezifischer, konkreter Prozessmodelle wiederverwendet werden kann. Mit der vorliegenden Erfindung können Schritt-für-Schritt Anleitungen semantisch angereichert, strukturiert und aufbereitet werden.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Erstellung eines Prozessmodells
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche geeignet ist, bestehende Prozessmodelle semantisch anzureichern und zu strukturieren sowie ein entsprechendes Verfahren. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens, sowie einen Datenspeicher, welcher das Computerprogrammprodukt speichert.
Technische Apparaturen, wie zum Beispiel Fertigungslinien oder Produktionsanlagen, umfassen typischerweise eine Vielzahl von Bauelementen. Im Zuge des Fortschrittes werden derartige Apparaturen aus technischer Sicht stets komplexer. Daraus ergibt sich eine Vielzahl möglicher Fehlfunktionen der Apparaturen, wodurch deren Wartung erschwert wird. Typischerweise sind Fehlerursachen solcher komplexen Geräte nicht mehr auf Anhieb erkennbar. Eine Wartung von komplexen Geräten ist aufwendig und kann nur durch spezialisiertes Fachpersonal durchgeführt werden. Entsprechendes Domänenwissen muss aufwendig gepflegt werden.
Bei der Wartung technischer Geräte kommt es oftmals zu einem Austausch einzelner Bauelemente des Gerätes. So kann es vorkommen, dass einzelne Bauelemente des zu wartenden Geräts defekt, beziehungsweise funktionsuntüchtig sind. Es ist auch möglich, dass einzelne Bauelemente zwar funktionstüchtig sind, jedoch bereits Verschleißerscheinungen aufweisen. Häufig ist ein Auswechseln einzelner Bauelemente mit weniger Aufwand, beziehungsweise Kosten verbunden, als eine Reparatur der Bauelemente.
Sowohl eine Reparatur als auch ein Austausch von Bauelementen kann unter Anleitung einer Spezifikation der entsprechenden Apparatur erfolgen. Ein wesentlicher Teil der Beschreibungen für die Montage, Inbetriebnahme und Nutzung von technischen Apparaturen, Anlagen, Geräten oder Software sind Schritt-für- Schritt Anleitungen, die ein geeignetes Vorgehen beschreiben, um ein bestimmtes Ziel durch möglichst effizientes Vorgehen zu erreichen. Solche Anleitungen sind z. B. Betriebsanleitungen, Handbucher, Prozessdokumentationen oder Handlungsanwei- sungen.
Bei der herkömmlichen Vorgehensweise von technischen Apparaturen fuhrt das Fachpersonal Wartungsschritte aus, welche z. B. aus einem Handbuch ausgelesen werden, d. h. das Fach- personal hat stets ein Handbuch mitzufuhren, welches stets aktualisiert werden muss. Typischerweise ist für jede technische Apparatur ein eigenes Handbuch vorgesehen. Zur Aktualisierung eines Handbuchs wird normalerweise ein Domanenexper- te, welcher sich auf das Gebiet der Wartung spezialisiert hat, sowie ein weiterer Domanenexperte eingesetzt, welcher sich auf das technische Gebiet der Dokumentation spezialisiert hat. Folglich sind in herkömmlichen Verfahren eine Mehrzahl von Fachkräften an der Wartung, sowie an der Erstellung von Wartungsanleitungen beteiligt.
Üblicherweise werden oft einzelne Handbucher in elektronischer Form als Teil elektronischer Betriebsanleitungen und Benutzerhandbuchern zur Verfugung gestellt. Bei der elektronischen Form von Betriebsanleitungen und Benutzerhandbuchern ist die Aufbereitung von Schritt-fur-Schritt Anleitungen typischerweise nicht für eine maschinelle Verarbeitung vorgesehen. Elektronische Betriebsanleitungen weisen regelmäßig Text und Abbildungen auf, welche durch einen Wartungstechniker ausgelesen und umgesetzt werden. Eine automatisierte und in- formationstechnische Verarbeitbarkeit von Schritt-fur-Schritt Anleitungen ist aufgrund der fehlenden Strukturierung der Betriebsanleitungen nicht möglich.
Weiterhin werden Reprasentationsformen von elektronischen Schritt-fur-Schritt Anleitungen, welche sowohl für eine interaktive Verwendung durch Benutzer als auch durch Softwareapplikationen vorgesehen sind, durch einfache Sequenzen von durch Menschen lesbaren und maschinenlesbaren Aktionsschrit- ten implementiert. Teilinformationen über Schritt-für-Schritt Anleitungen werden hierbei typischerweise einfach oder redundant in den jeweiligen Softwareapplikationen erstellt und verwaltet. Zusätzlich können davon getrennt die Informationen für den Benutzer, meist als Text und Abbildungen, aufbereitet werden .
In herkömmlichen Verfahren werden Prozessbeschreibungen typischerweise lediglich schwach strukturiert, um sie für einen menschlichen Benutzer intuitiv verständlich zu machen. Alternativ werden Prozesse mittels einer komplexen Struktur beschrieben, welche lediglich einer maschinellen Verarbeitung zugänglich sind. Folglich können gemäß herkömmlichen Verfahren eingesetzte Prozessmodelle nicht sowohl von menschlichen Benutzern, als auch von maschinellen Vorrichtungen erstellt, gewartet und/oder ausgeführt werden. Außerdem ist es bei herkömmlichen Verfahren nicht möglich, einzelne, möglichst gene- risch definierte Teile einer Prozessbeschreibung wiederzuver- wenden .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Erstellen von semantisch reichen und strukturierten Prozessmodellen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erstellung eines Prozessmodells gemäß Patentanspruch 1 oder gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Demgemäß ist eine Vorrichtung zur Erstellung eines Prozessmo- dells vorgesehen, mit:
- einer Strukturbereitstellungseinheit zur Bereitstellung einer Prozessstrukturbeschreibung, wobei die Prozessstrukturbeschreibung eine Struktur eines generischen Prozesses angibt; - einer Prozessbeschreibungseinheit zur Bereitstellung einer Prozessbeschreibung, wobei die Prozessbeschreibung Prozessschritte und mindestens eine temporale oder kausale Abhängigkeit von den Prozessschritten angibt; und - einer Relationsherstellungseinheit, die zur Erstellung des Prozessmodells mindestens eine Relation zwischen der bereitgestellten Prozessstrukturbeschreibung und der bereitgestellten Prozessbeschreibung herstellt.
Das Prozessmodell umfasst hierbei eine Prozessstrukturbeschreibung, eine Prozessbeschreibung und eine Abbildung von Merkmalen der Prozessbeschreibung auf Merkmale der Prozessstrukturbeschreibung. Eine Prozessstrukturbeschreibung kann als ein Metamodell angesehen werden, welches einen generi- schen Prozess beschreibt. Typischerweise modelliert eine Prozessstrukturbeschreibung einzelne Prozessschritte sowie temporale Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Prozessschritten. Eine temporale Abhängigkeit zwischen einzelnen Prozess- schritten ist z. B., dass ein Prozessschritt vor oder nach einem weiteren Prozessschritt ausgeführt wird. Temporale Abhängigkeiten zwischen Prozessschritten können eine Ordnung auf den Prozessschritten herstellen. Prozessschritte können auch in kausaler Abhängigkeit zueinander stehen. Eine kausale Abhängigkeit beschreibt z. B., dass, wenn eine bestimmte Auswahl an Prozessschritten durchgeführt wurde, eine weitere Auswahl an Prozessschritten durchgeführt werden kann.
Die Prozessstrukturbeschreibung definiert beispielsweise, dass ein Prozess mehrere Phasen aufweist, wobei jede Phase eine beliebige Anzahl an Prozessschritten aufweisen kann. Die Prozessstrukturbeschreibung kann auch als Grundgerust eines Prozesses definiert werden, welches beliebig erweiterbar ist.
Ein generischer Prozess ist z. B. ein Prozess, welcher auf einer abstrakten Ebene definiert ist. Ein generischer Prozess ist z. B. eine Startphase, eine beliebige Anzahl an Phasen und/oder eine Endphase. Ein solcher abstrakter, generischer Prozess kann bezuglich beliebiger Domänen verfeinert und/oder spezialisiert werden. So kann beispielsweise eine Startphase ein Offnen eines Dokuments sein, eine weitere Phase kann ein Bearbeiten des Dokuments darstellen und eine Endphase kann ein Speichern und Schließen eines Dokuments beschreiben. Eine Relation zwischen der bereitgestellten Prozessstrukturbeschreibung und der bereitgestellten Prozessbeschreibung kann z. B. als eine „Ist ein" Relation modelliert werden. Es kann z. B. in der Prozessstrukturbeschreibung ein abstrakter Schritt definiert werden, welcher in der Prozessbeschreibung als ein konkreter Schritt vorliegt. Somit kann eine Relation zwischen einem Merkmal der Prozessstrukturbeschreibung und der Prozessbeschreibung hergestellt werden. Besonders vor- teilhaft ist es hierbei, wenn zu jedem konkreten Schritt der Prozessbeschreibung ein abstrakter Schritt in der Prozessstrukturbeschreibung identifiziert bzw. zugeordnet werden kann. Somit können Schritt-für-Schritt Anleitungen strukturiert und semantisch angereichert werden. Die semantische An- reicherung erfolgt durch eine Integration der Prozessbeschreibung in die Prozessstrukturbeschreibung. Diese Integration kann etwa durch ein Herstellen mindestens einer Relation zwischen der bereitgestellten Prozessstrukturbeschreibung und der bereitgestellten Prozessbeschreibung vorgenommen werden.
Das erstellte Prozessmodell umfasst die Prozessstrukturbeschreibung, die Prozessbeschreibung, sowie die Relationen zwischen der Prozessstrukturbeschreibung und der Prozessbeschreibung .
Die bereitgestellte Prozessstrukturbeschreibung kann als ein formales Modell, ein aussagenlogisches Modell, ein beschreibungslogisches Modell, ein prädikatenlogisches Modell, ein regelbasiertes Modell, eine Spezifikation, eine Ontologie, eine Metastrukturdefinition und/oder ein natürlich sprachlicher Text vorliegen. Dies hat den Vorteil, dass die Prozessbeschreibungen und die Prozessstrukturbeschreibungen maschinenlesbar sind und automatisiert überprüft werden können.
Die Prozessstrukturbeschreibung kann einen Prozess, eine Phase, einen Prozessschritt, eine Startphase, eine Endphase, eine Vorgängerphase, eine Schlussphase, eine Abfolge von Prozessen, eine Abfolge von Phasen, eine Abfolge von Prozess- schritten und/oder eine Schrittsequenz aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Prozessstrukturbeschreibung ein flexibles Metamodell eines Prozesses angibt.
Ein Prozess weist mindestens eine Phase auf. Eine Phase um- fasst mindestens einen Prozessschritt auf. Dies hat den Vorteil, dass sich ein Prozess mit beliebiger Granularität darstellen lässt. Außerdem können Iterationen und/oder Reihenfolgen auf beliebigen Subprozessen definiert werden.
Prozessschritte können parallel, alternativ, optional und/oder iterativ ausgeführt werden. Dies bietet den Vorteil, dass beliebige Reihenfolgen von Prozessschritten modellierbar sind.
Kausale Abhängigkeiten können bezüglich einer Transitivität, einer Reflexivität und/oder einer Symmetrie definiert werden. Dies hat den Vorteil, dass z. B. transitive Relationen auf einzelnen Prozessschritten definiert werden können. Zum Bei- spiel kann definiert werden, dass, wenn eine Abhängigkeit zwischen einem Prozessschritt A und einem Prozessschritt B, sowie einem Prozessschritt B und einem Prozessschritt C besteht, diese Abhängigkeit auch zwischen den Prozessschritten A und C gilt. Dies ist insbesondere bei einer Modellierung von zeitlichen Relationen vorteilhaft. So kann z. B. definiert werden, dass, wenn ein Prozessschritt A vor einem Prozessschritt B erfolgt, und ein Prozessschritt B vor einem Prozessschritt C erfolgt, auch transitiv der Prozessschritt A vor dem Prozessschritt C ausgeführt wird.
Das Bereitstellen der Prozessbeschreibung erfolgt bei einer möglichen Ausführungsform in Abhängigkeit eines Auslesens eines Sensors. Dies hat den Vorteil, dass Benutzereingaben mittels eines Sensors überwachbar sind, und daraus eine Prozess- beschreibung erstellt werden kann. Das Auslesen eines Sensors erfolgt z. B. zum Analysieren eines Screen Shots. Hierbei führt ein Benutzer mehrere Prozessschritte an einer Rechner- anläge aus, wobei die einzelnen Prozessschritte anhand mehrerer Screen Shots identifiziert werden.
Die Bereitstellung der Prozessbeschreibung kann in Abhängig- keit einer Betriebsanleitung, eines Benutzerhandbuchs, einer Prozessdokumentation und/oder einer Benutzereingabe erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass zur Bereitstellung der Prozessbeschreibung bereits bestehende Dokumentationen wiederverwendet werden können.
Die Bereitstellung der Prozessstrukturbeschreibung und/oder der Prozessbeschreibung kann durch Auslesen eines Datenspeichers erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass bereits bestehende Prozessstrukturbeschreibungen und/oder bereits beste- hende Prozessbeschreibungen wiederverwendet werden können. So ist es z. B. möglich, eine Prozessstrukturbeschreibung in unterschiedlichen Domänen einzusetzen.
Die Vorrichtung zur Erstellung eines Prozessmodells weist bei einer möglichen Ausführungsform eine Reasoning-Einheit auf, welche geeignet ist, die Konsistenz der Prozessstrukturbeschreibung zu überprüfen. Dies hat den Vorteil, dass die Prozessstrukturbeschreibung fehlerfrei ist und somit in einer beliebigen Anzahl von domänenspezifischen Prozessbeschreibun- gen wiederverwendet werden kann.
Eine Reasoningeinheit ist geeignet aus einer bestehenden Wissensbasis implizites Wissen zu extrahieren. Eine Reasoningeinheit ist ferner geeignet mittels Inferenz neues Wissen aus einer bestehenden Wissensbasis zu erzeugen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erstellen eines Prozessmodells, insbesondere unter Verwendung der bereits beschriebenen Vorrichtungen, und weist die folgenden Schritte auf:
— Bereitstellen einer Prozessstrukturbeschreibung, wobei die Prozessstrukturbeschreibung eine Struktur eines generi- schen Prozesses angibt; - Bereitstellen einer Prozessbeschreibung, wobei die Prozessbeschreibung Prozessschritte und mindestens eine temporale oder kausale Abhängigkeit von den Prozessschritten angibt; und - Herstellen von mindestens einer Relation zwischen der bereitgestellten Prozessstrukturbeschreibung und der bereitgestellten Prozessbeschreibung zum Erstellen des Prozessesmodells .
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ferner einen Datenspeicher, welcher das Computerprogrammprodukt abspeichert.
Die Erfindung schafft somit ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche es erlauben, ein Prozessmodell zu erstellen, welches Prozesse semantisch anreichert und strukturiert. Das erstellte Prozessmodell ist trotz einer umfangreichen Aus- drucksstärke für einen menschlichen Benutzer intuitiv verständlich, und ist ferner aufgrund der Verwendung von beliebigen Repräsentationsformen, wie z. B. einem formalen Modell, maschinenlesbar. Außerdem erlaubt das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung, dass die Prozess- Strukturbeschreibung unabhängig von der spezifischen Prozessbeschreibung definierbar ist, und somit bezüglich weiterer domänenspezifischer Prozessbeschreibungen wiederverwendbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Im weiteren wird die Erfindung anhand beispielhafter Imple- mentierungen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Es zeigen dabei: Fig. 1 ein strukturiertes Prozessmodell wie es bei der vorliegenden Erfindung erstellt werden kann;
Fig. 2 eine hierarchische Gliederung einer Schrittfür-Schritt Anleitung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Erstellung eines Prozessmodells gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein detailliertes Blockdiagramm zur Darstel- lung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erstellung eines Prozessmodells gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Aus- führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erstellen eines Prozessmodells; und
Fig. 6 ein detailliertes Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens zum Erstellen eines Prozessmodells .
In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Figur 1 zeigt ein erstelltes Prozessmodell 2 gemäß eines Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das Prozessmodell 2 umfasst eine Prozessstrukturbeschreibung 3, eine Prozessbeschreibung 4, sowie hergestellte Relationen 5A, 5B, 5C, 5D.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Definition der Prozessstrukturbeschreibung 3 mittels beschreibungslogi- scher Modellierungsansätze. Hierbei kann z. B. OWL-DL verwendet werden. Alternativ oder in Kombination zu OWL-DL können auch weitere OWL-Varianten, DAML+OIL oder RDFS eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass die Prozess- Strukturbeschreibung 3 als ein formales Modell implementiert ist. Folglich sind weitere aussagenlogische, beschreibungslogische, prädikatenlogische und/oder regelbasierte Modelle geeignet, die Prozessstrukturbeschreibung 3 zu definieren.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Definition der Prozessstrukturbeschreibung 3 durch die beschreibungslogischen Konzepte und Relationen der OWL-DL. Hierbei umfasst ein ontologisches Konzept einen Prozess, eine Phase und/oder einen Schritt, wobei dies in der vorliegenden Fig. 1 als Kreise eingezeichnet ist. Die definierten und logischen Konzepte sind mittels einer Definition von ontologischen Relationen paarweise in Bezug gesetzt. Folglich ist es möglich, einzelnen Phasen einzelne Schritte zuzuordnen. Die Relationen sind in der vorliegenden Fig. 1 durch Linien dargestellt, welche die Kreise, welche Konzepte darstellen, verbinden. Eine Relation kann hierbei auch reflexiv definiert sein, d. h., dass ein Schritt wiederum weitere Schritte aufweisen kann. Die ontologische Relation kann auch zwischen einer Vielzahl von Konzepten definiert sein. Zum Beispiel können Klassen von Prozessschritten definiert werden. Ontologische Relationen können auch der Realisierung von Sequenzen von Phasen innerhalb einer Schritt-für-Schritt Anleitung verwendet werden. Hierbei kann in der Prozessstrukturbeschreibung 3 definiert werden, dass bestimmte Phasen in einer bestimmten Abfolge ei- ne Sequenz bilden.
Die in der Prozessstrukturbeschreibung 3 definierten ontologischen Konzepte können auch weitere Attribute aufweisen. Beispielsweise weist ein Prozessschritt, welcher als ontolo- gisches Konzept modelliert ist, einen Beschreibungstext auf. Ein Beschreibungstext gibt hierbei Aufschluss, wie der entsprechende Prozessschritt durchzuführen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel definiert die Prozessstrukturbeschreibung 3, dass ein generischer Prozess folgendes Metamodell aufweist:
Der generische Prozess besteht aus einer oder mehreren Phasen. Eine Phase kapselt einen oder mehrere mögliche Schritte. Ein Schritt ist eine von Menschen oder Maschinen auszuführende Aktion. Phasen sind in Sequenz angeordnet, z. B. Vorgänger- oder Nachfolgerphasen. Das heißt, mit Hilfe von Phasen werden Sequenzen von Schrittmengen vorgegeben. Schritte innerhalb einer Phase sind nicht zu Sequenzen geordnet, d. h., dass ein oder mehrere Schritte einer Phase in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden können. Nicht jeder Schritt in einer Phase muss zwingend durchlaufen werden. Derselbe Schritt innerhalb einer Phase kann öfters durchlaufen werden, oder derselbe Schritt innerhalb einer Phase kann genau einmal durchlaufen werden, es muss aber mindestens ein Schritt einer Phase durchlaufen werden, um die Nachfolgephase zu aktivieren .
Der generische Prozess beginnt mit einer Startphase. Die Startphase ist eine ausgezeichnete Phase, die keine Vorgängerphase besitzt. Der generische Prozess endet mit einer Schlussphase. Die Schlussphase ist eine ausgezeichnete Phase, die keine Nachfolgephase besitzt.
Der generische Prozess kann parallele Sequenzen aufweisen, welche mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweisen:
- Jede Phase, außer der Startphase, besitzt mindestens ei- ne Vorgängerphase
- Jede Phase, außer der Endphase, besitzt mindestens eine Nachfolgerphase
- Jede Phase, außer der Startphase, kann mehrere Vorgängerphasen besitzen - Jede Phase, außer der Endphase, kann mehrere Nachfolgerphasen besitzen
- Durch parallele Phasensequenzen können Phasen optional gemacht werden, z. B. Phasensequenz Phase Pl -> Phase P2 -> Phase P3 kann durch eine parallele Phasensequenz Phase Pl -> Phase P3 ergänzt werden, dadurch wird Phase P2 optional
Das in Figur 1 dargestellte Prozessmodell 2 weist ferner eine Prozessbeschreibung 4 auf. Die Prozessbeschreibung 4 kann hierbei mehrere Prozessschritte umfassen, wobei diese Prozessbeschreibung in einer temporalen und/oder kausalen Abhängigkeit zueinander stehen. Typischerweise werden Prozesse als eine Abfolge einzelner Prozessschritte definiert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschreibt die Prozessbeschreibung 4 eine Schritt-für-Schritt Anleitung. Die Schritt-für-Schritt Anleitung liegt in einem elektronischen Format vor, welches erlaubt, einzelne Prozessschritte der Schritt-für-Schritt An- leitung zu identifizieren. Ferner kann es möglich sein, in der Schritt-für-Schritt Anleitung einzelne Phasen zu identifizieren. So kann z. B. ein Kapitel in einem Handbuch, welches eine Schritt-für-Schritt Anleitung aufweist, ein Kapitel für eine Phase vordefiniert sein, sowie ein Unterkapitel und/oder ein Absatz für einen Schritt vorgesehen sein. Anhand dieser Merkmale erfolgt eine Abbildung der Prozessschritte der Prozessbeschreibung 4 auf Schritte, welche in der Prozessstrukturbeschreibung 3 definiert sind. Analog hierzu können in der Prozessbeschreibung 4 Phasen identifiziert werden.
Anhand der identifizierten Abbildungen Merkmale der Prozessstrukturbeschreibung 3 und der Merkmale der Prozessbeschreibung 4 können nun Relationen 5A, 5B, 5C, 5D zwischen den Prozessschritten der Prozessbeschreibung 4 und den in der Pro- zessstrukturbeschreibung 3 modellierten Phasen und/oder Schritten hergestellt werden. Hierbei instanziieren die Schritte bzw. die Phasen der Prozessbeschreibung 4 die Schritte bzw. die Phasen, der Prozessstrukturbeschreibung 3.
Aufgrund der definierten Prozessstrukturbeschreibung 3 können die instanziierten Prozessschritte der Prozessbeschreibung 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß mindestens einer der folgenden Möglichkeiten durchgeführt werden: - Ausfuhrung paralleler Schritte, aufgrund paralleler Phasensequenzen
- Ausfuhrung alternativer Schritte, aufgrund paralleler Phasensequenzen und/oder aufgrund optionaler Definition der Ausfuhrungssemantik des Schrittes
- Ausfuhrung unter Ausnutzung von transitiven Beziehungen, aufgrund paralleler Phasensequenzen, die das Überspringen einer Phase ermöglichen
- Ausfuhrung mit optionalen Schritten, für den Fall, dass in der Prozessstrukturbeschreibung 3 definiert ist, dass nicht jeder Schritt durchlaufen werden muss.
Die Prozessstrukturbeschreibung 3 kann weitere Elemente aufweisen, die z. B. modellieren, dass Phasensequenzen innerhalb einer Schritt-fur-Schritt Anleitung mehrmals durchlaufen wer- den können, oder es kann eine hierarchische Gliederung von
Schritt-fur-Schritt Anleitungen definiert sein. Hierbei können Schritt-fur-Schritt Anleitungen modular zu komplexeren Schritt-fur-Schritt Anleitungen angeordnet werden.
Figur 2 beschreibt eine hierarchische Untergliederung eines Prozesses gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel wird ein Prozess 10, welcher einen Wartungsprozess einer Maschine darstellt, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung strukturiert und semantisch angereichert. Hierzu wird eine Prozessstrukturbeschreibung 4 bereitgestellt. Die Prozessstrukturbeschreibung umfasst den Prozess 10, sowie die Phasen IIA und IIB. Die Phase IIA ist im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel in die Pro- zessschritte 12A, 12B, 12C und 12D untergliedert. Ferner ist in der Prozessstrukturbeschreibung 3 definiert, dass die Phase IIB einen Prozessschritt 12E aufweist. Anhand eines bereits bestehenden Benutzerhandbuchs kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel identifiziert werden, dass zur Wartung der Maschine der Prozessschritt 13A „Starten der Maschine", der Prozessschritt 13B „Auslesen von Parametern", der Prozessschritt 13C „Gehäuse aufschrauben", der Prozessschritt 13D „Modul austauschen", sowie der Prozessschritt 13E „Funktionstest" durchzuführen ist.
Aus dem Benutzerhandbuch wird im vorliegenden Ausführungsbei- spiel erkannt, dass die Prozessschritte 13A, 13B, 13C und 13D in einem Kapitel des Benutzerhandbuchs beschrieben sind. Folglich können die Prozessschritte 13A, 13B, 13C und 13D jeweils einem abstrakten Prozessschritt 12A, 12B, 12C und 12D zugeordnet werden, welche in der Phase IIA umfasst sind. Hierdurch wird die flache Prozessstruktur, bestehend aus den Prozessschritten 13A, 13B, 13C und 13D semantisch angereichert und einer Phase IIA zugeordnet, welche in dem Prozess 10 umfasst ist.
Ferner wird in dem Beispiel erkannt, dass der Prozessschritt 13E „Funktionstest" in einem anderen Kapitel des Benutzerhandbuchs beschrieben ist, als die bereits beschriebenen Prozessschritte 13A, 13B, 13C und 13D. Folglich ist es möglich, den Prozessschritt 13E einem separaten abstrakten Prozess- schritt 12E zuzuordnen, welcher wiederum in der Phase IIB enthalten ist.
Die in der Fig. 2 gezeigte Baumstruktur ist sowohl für einen menschlichen Benutzer intuitiv verständlich, als auch einer maschinellen Verarbeitung zugänglich.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Prozessschritte 13A, 13B, 13C, 13D und 13E anhand einer regelbasierten Erkennungsmethodik identifiziert. Eine entsprechende Regelbasis kann z. B. in einer Beschreibungssprache, wie z. B. SWRL definiert sein. Hierzu kann in der Regelbasis definiert werden, wie eine Zuordnung der konkreten Schritte 13A, 13B, 13C, 13D an die abstrakten Schritte 12A, 12B, 12C, 12D, sowie 12E zu erfolgen hat. Zum Beispiel kann definiert sein, dass einzelne Schritte, welche in einem Kapitel eines Benutzerhandbuchs beschrieben werden, in genau einer Phase zu modellieren sind. Ferner kann die Regelbasis mittels einer Regelmaschine und/oder einer Reasoningeinheit analysiert werden, wobei weitere Merkmale der Prozessstrukturbeschreibung 4 berücksichtigt werden können.
Ein Prozess kann auch als eine Abfolge von Zuständen defi- niert sein. Ein Prozess kann folglich als eine Folge von Zu- standsübergängen definiert werden. Entsprechend bezieht sich in diesem Fall die Prozessstrukturbeschreibung 3 auf einen Zustandsautomaten.
Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zur Erstellung eines Prozessmodells 2 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Strukturbereitstellungseinheit 20 zur Bereitstellung einer Prozessstrukturbeschreibung 3, wobei die Prozessstrukturbeschreibung 3 eine Struktur eines generischen Prozesses angibt, eine Pro- zessbeschreibungseinheit 21 zur Bereitstellung einer Prozessbeschreibung 4, wobei die Prozessbeschreibung 4 Prozessschritte und mindestens eine temporale oder kausale Abhängigkeit von den Prozessschritten angibt und eine Relationsher- Stellungseinheit 22, die zur Erstellung des Prozessmodells 2, mindestens eine Relation 5A, 5B, 5C, 5D zwischen der bereitgestellten Prozessstrukturbeschreibung 3 und der bereitgestellten Prozessbeschreibung 4 herstellt.
Figur 4 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zur Erstellung eines Prozessmodells 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und unterscheidet sich von der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung 1 wie folgt:
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Strukturbereitstellungseinheit 20 eine Reasoningeinheit 32 auf. Die Reasoningeinheit 32 ist geeignet, eine Prozessstrukturbeschreibung 3 auf Fehler bzw. Konsistenz zu überprüfen. Die Prozessstruk- turbeschreibung 3 kann mittels der Strukturbereitstellungseinheit 20 aus einem Datenspeicher 30 ausgelesen werden. Dies kann z. B. mittels eines Netzwerkes geschehen. Die Prozessstrukturbeschreibung 3 liegt z. B. als ein formales Modell vor, das mittels Regeln, welche ebenfalls in dem Datenspeicher 30 hinterlegt sind, überprüft werden kann.
Die Prozessbeschreibungseinheit 21 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Sensor 33 auf, welcher geeignet ist, die Prozessbeschreibung 30 zu erfassen. Anhand vordefinierter Regeln, welche z. B. in dem Datenspeicher 31 gespeichert sind, kann die Prozessbeschreibungseinheit 21 in Abhängigkeit eines Sensorergebnisses eine Prozessbeschreibung 4 erstellen. Ein Sensor kann z. B. ein Bilderkennungssensor sein, welcher eine Handlungsanweisung analysiert, welche mehrere grafische Darstellungen aufweisen. Zum Beispiel weist ein bereits vorhandenes Handbuch mehrere grafische Darstellungen von Prozessschritten auf, wobei die Prozessschritte jeweils beschriftet sind. Der visuelle Sensor 33 ist geeignet, die Be- schriftung aus der jeweiligen grafischen Darstellung zu lesen, und einzelnen Prozessschritten die ausgelesene Beschriftung zuzuordnen. Entsprechende Techniken, welche insbesondere zur Bildverarbeitung benötigt werden, kann die Prozessbeschreibungseinheit 21 aus dem Datenspeicher 31 auslesen.
Die bereitgestellte Prozessstrukturbeschreibung 3, sowie die bereitgestellte Prozessbeschreibung 4 werden an die Relati- onsherstellungseinheit 22 übermittelt. Die Relationsherstel- lungseinheit 22 kann über einen Datenspeicher verfügen, wel- eher Regeln bereitstellt, die beschreiben, wie eine Relation zwischen der Prozessstrukturbeschreibung 3 und der Prozessbeschreibung 4 erstellt wird.
Die beschriebenen Einheiten der Vorrichtung 1, insbesondere die Strukturbereitstellungseinheit 20, die Prozessbeschreibungseinheit 21, die Relationsherstellungseinheit 22, sowie die Reasoningeinheit 32 können als ein Prozessor, ein Mikroprozessor, ein Computer, ein Computersystem, eine Central Processing Unit, eine arithmetische Recheneinheit und/oder als ein Schaltkreis implementiert sein.
Die Datenspeicher 30 sowie 31 können durch jegliche Art von Speichermedien, z. B. als Festplatte, Flash Disk, USB-Stick, Floppy Disk, Diskette, CD, DVD, Bluray Disk, Magnetband, Band und/oder als Wechseldatenträger gebildet werden. Die Datenspeicher 30 und 31 können auch als ein Datenbankserver implementiert sein.
Die Datenspeicher 30 sowie 31 werden bei einer möglichen Ausführungsform über ein Netzwerk ausgelesen. Ein Netzwerk um- fasst hierbei mindestens einen Hub, einen Switch, einen Router, einen Server, einen Access Point, einen Client, einen Sender, einen Empfänger, eine Netzwerkkarte und/oder weitere netzwerktypische Komponenten.
Figur 5 beschreibt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erstellen eines Prozessmodells 2, insbesondere unter Verwen- düng einer Vorrichtung 1 und umfasst folgende Schritte:
— Bereitstellen 100 einer Prozessstrukturbeschreibung 3, wobei die Prozessstrukturbeschreibung 3 eine Struktur eines generischen Prozesses beschreibt bzw. angibt;
— Bereitstellen 101 einer Prozessbeschreibung 4, wobei die Prozessbeschreibung 4 Prozessschritte und mindestens eine temporale oder kausale Abhängigkeit von den Prozessschritten beschreibt bzw. angibt; und
— Herstellen 102 von mindestens einer Relation zwischen der bereitgestellten Prozessstrukturbeschreibung 3 und der be- reitgestellten Prozessbeschreibung 4 zum Erstellen des Prozessmodells 2.
Die beschriebenen Verfahrensschritte können iterativ und/oder in anderer Reihenfolge durchgeführt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel führt ein Systemadministrator einen Installationsprozess einer Software durch. Hierzu führt er ein Installationsprogramm aus. Das Installa- tionsprogramm leitet den Systemadministrator mittels einer Abfolge von virtuellen Fenstern, welche auf einem Bildschirm angezeigt werden, durch den Installationsprozess . Die Pro- zessbeschreibungseinheit 21 erfasst mittels Screen Shots die einzelnen Prozessschritte, und benennt die einzelnen Schritte mit Fenstertiteln, welche auf jedem virtuellen Fenster angezeigt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel lautet der Titel eines ersten virtuellen Fensters "Komponenten zur Installation auswählen" und ein zweites Fenster lautet "Installationspfad angeben". Die Strukturbereitstellungseinheit 20 stellt ein Pro- zessmetamodell bereit, welches beschreibt, dass sich stets wiederholende Prozessschritte in Phasen zusammengefasst wer- den. Da der Systemadministrator häufig die Prozessschritte
"Komponenten zur Installation auswählen" und "Installationspfad angeben" ausführt, erkennt die Reasoningeinheit 32, dass es sich bei den beiden Prozessschritten um eine Phase handelt, welche iterativ durchlaufen werden kann.
Somit wird ein Prozessmodell 2 bereitgestellt, welches sowohl den Installationsprozess als eine Prozessbeschreibung 4 darstellt, als auch eine Prozessstrukturbeschreibung 3 bereitstellt.
Figur 6 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erstellen eines Prozessmodells 2 und weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
In einem ersten Verfahrensschritt 200 erfolgt eine Definition von Konzepten, welche mindestens einen Prozess, mindestens eine Phase und/oder mindestens einen Schritt darstellen. Konzepte sind hierbei z. B. die Phasen IIA und IIB oder die Prozessschritte 12A, 12B, 12C und 12D. Optional werden in dem Verfahrensschritt 200 weitere Attribute definiert, welche dem jeweiligen Konzept zugeordnet werden. So kann z. B. ein bestimmter Beschreibungstext einem Konzept zugeordnet werden. In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 201 erfolgt eine Definition von Relationen auf den im Verfahrensschritt 200 beschriebenen Konzepten. Es wird z. B. definiert, dass eine Phase eine bestimmte Anzahl von Schritten umfasst, und dass bestimmte Schritte bei jeder Ausführung der Phase durchlaufen werden müssen, bzw. das bestimmte Schritte optional durchlaufen werden. Ferner kann in dem Verfahrensschritt 201 definiert werden, welche Schritte parallel ablaufen können. Zusätzlich kann beschrieben werden, wann bestimmte Phasen zyk- lisch durchlaufen werden müssen, bzw. wann Zyklen vermieden werden müssen.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 202 erfolgt ein automatisches Erfassen von Prozessschritten. Dies kann z. B. mittels einem Erfassen von Screen Shots durchgeführt werden. Hierbei werden in regelmäßigen Abständen Screen Shots erstellt, während ein bestimmter Prozess ausgeführt wird. Anhand der Screen Shots können anschließend einzelne Prozessschritte identifiziert werden. Dies kann z. B. in Abhängig- keit eines Erfassens von Beschriftungen von Elementen, welche bei einem Abarbeiten eines Prozesses auf einem Monitor angezeigt werden, geschehen. Bei dem Abarbeiten des Prozesses werden z. B. mehrere virtuelle Fenster eines Betriebssystems geöffnet, welche eine Beschriftung aufweisen. Folglich kann in dem Verfahrensschritt 202 erkannt werden, wenn ein neues virtuelles Fenster geöffnet wird, bzw. ein neuer Prozessschritt abgearbeitet wird.
In einem Verfahrensschritt 203 erfolgt das Definieren einer temporalen Abhängigkeit zwischen den im Verfahrensschritt 202 erfassten Prozessschritten. Dies kann z. B. mittels einer Analyse der Reihenfolge von geöffneten virtuellen Fenstern durchgeführt werden. Hier können z. B. bestimmte Reihenfolgen identifiziert werden, die darauf schließen lassen, dass an einer bestimmten Stelle bei dem Abarbeiten des Prozesses Zyklen entstehen und/oder dass einzelne Prozessschritte iterativ durchgeführt werden. In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 204 erfolgt ein Auslesen einer Regelbasis, welche beschreibt, wann Relationen zwischen den im Verfahrensschritt 200 definierten Konzepten und den im Verfahrensschritt 202 erfassten Prozessschritten bestehen.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 205 werden die im Verfahrensschritt 204 ausgelesenen Regeln auf die in den Verfahrensschritten 200 bis 203 definierten Merkmale angewendet. Es erfolgt somit eine Analyse des erstellten Prozessmodells 4, sowie der Prozessstrukturbeschreibung 3. Bei Identifizierung entsprechender Relationen, werden diese in einem darauffolgenden Verfahrensschritt 206 erstellt.
Durch Ausfuhren der Verfahrensschritte 200 bis 206 wird ein Prozessmodell 2 erstellt, welches einen Prozess mit semantischer Information modelliert und entsprechend dokumentiert.
In einem weiteren optionalen Verfahrensschritt 207 erfolgt ein Überprüfen der Konsistenz des erstellten Modells, z. B. mittels der Reasoningeinheit 32.
Die beschriebenen Verfahrensschritte können iterativ und/oder in anderer Reihenfolge ausgeführt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Erstellung eines Prozessesmodells (2), mit :
a) einer Strukturbereitstellungseinheit (20) zur Bereitstel¬ lung einer Prozessstrukturbeschreibung (3) , wobei die Prozessstrukturbeschreibung (3) eine Struktur eines generischen Prozesses angibt;
b) einer Prozessbeschreibungseinheit (21) zur Bereitstellung einer Prozessbeschreibung (4), wobei die Prozessbeschreibung
(4) Prozessschritte und mindestens eine temporale oder kausa¬ le Abhängigkeit von den Prozessschritten angibt; und mit
c) einer Relationsherstellungseinheit (22), die zur Erstel¬ lung des Prozessmodells (2) mindestens eine Relation (5A, 5B, 5C, 5D) zwischen der bereitgestellten Prozessstrukturbeschreibung (3) und der bereitgestellten Prozessbeschreibung (4) herstellt.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die durch die Strukturbereitstellungseinheit (20) bereitgestellte Prozess¬ strukturbeschreibung (3) als ein formales Modell, ein aussa- genlogisches Modell, ein beschreibungslogisches Modell, ein prädikatenlogisches Modell, ein regelbasiertes Modell, eine Spezifikation, eine Ontologie, eine Metastrukturdefinition und/oder ein natürlich sprachlicher Text vorliegt.
3. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Prozessstrukturbeschreibung (3) mindestens einen Prozess, eine Phase, einen Prozessschritt, eine Startphase, eine End¬ phase, eine Vorgängerphase, eine Schlussphase, eine Abfolge von Prozessen, eine Abfolge von Phasen, eine Abfolge von Pro- zessschritten und/oder eine Schrittsequenz aufweist.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei ein Prozess mindestens eine Phase aufweist und/oder eine Phase mindestens einen Prozessschritt aufweist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Prozessstrukturbeschreibung (3) die Prozessschritte als parallel, alternativ, optional und/oder iterativ ausfuhrbar angibt .
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die kausale Abhängigkeit bezuglich einer Transitivitat, einer Reflexivitat und/oder eine Symmetrie definiert ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bereitstellung der Prozessbeschreibung (4) in Abhängigkeit eines Auslesens eines Sensors (33) erfolgt.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bereitstellung der Prozessbeschreibung (4) in Abhangig- keit einer Betriebsanleitung, eines Benutzerhandbuchs, einer Prozessdokumentation und/oder einer Benutzereingabe erfolgt.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Bereitstellung der Prozessstrukturbeschreibung (3) und/oder der Prozessbeschreibung (4) in Abhängigkeit eines Auslesens eines Datenspeichers (30, 31) erfolgt.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Reasoningeinheit (32), welche zum Überprüfen einer Kon- sistenz der Prozessstrukturbeschreibung (3) geeignet ist.
11. Verfahren zum Erstellen eines Prozessesmodells (2), insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit den Schritten: a) Bereitstellen (100) einer Prozessstrukturbeschreibung (3), wobei die Prozessstrukturbeschreibung (3) eine Struktur eines generischen Prozesses angibt;
b) Bereitstellen (101) einer Prozessbeschreibung (4), wobei die Prozessbeschreibung (4) Prozessschritte und mindestens eine temporale oder kausale Abhängigkeit von den Prozessschritten angibt; und
c) Herstellen (102) von mindestens einer Relation (5A, 5B, 5C, 5D) zwischen der bereitgestellten Prozessstrukturbeschreibung (3) und der bereitgestellten Prozessbeschreibung (4) zum Erstellen des Prozessesmodells (2).
12. Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11.
13. Datenspeicher, welcher das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12 abspeichert.
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