Matthias Goeken Entwicklung von Data-Warehouse-Systemen WIRTSCHAFTSINFORMATIK Matthias Goeken Entwicklung von Data-Warehouse-Systemen Anforderungsmanagement, Modellierung, Implementierung Miteinem Geleitwort von Prof. Dr. Ulrich Hasenkamp Deutscher Universitats-Verlag Bibliografische Information Der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnetdiese Publikation in der Deutschen Nationalbibllografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet ijber <http://dnb.d-nb.de> abrufbar. Dissertation Philipps-Universitat Marburg, 2005 l.Auflage November 2006 Alle Rechte vorbehalten © Deutscher Universitats-Verlag I GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2006 Lektorat: Brigitte Siegel / Britta Gohrisch-Radmacher Der Deutsche Universitats-Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media. www.duv.de Das Werk einschlieBlich aller seiner Telle ist urheberrechtlich geschutzt. Jede Verwertung auBerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulassig und strafbar. Das gilt insbe- sondere fiir Vervielfaltigungen, Ubersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung ais frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Umschlaggestaltung: Regine Zimmer, Dipl.-Designerin, Frankfurt/Main Druck und Buchbinder: Rosch-Buch, ScheBlitz Gedruckt auf saurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Printed In Germany ISBN-10 3-8350-0325-9 ISBN-13 978-3-8350-0325-5 I Geleltwort Das Data-Warehouse-Konzept stellt die Basis fiir die nachste Stufe der Nutzung von Informationstechnik in den Untemehmen (nach Datenverarbeitung und Informationsverarbeitung) dar. Die zentralen Fragen der vorliegenden Arbeit lauten: „Wie konnen diejenigen Informationen erlangt werden, die notig sind, um ein Data-Warehouse-System so zu entwickeln, dass die Erwartungen und Anfor- derungen der Benutzer und Anwender erfiillt werden, und wie konnen die In formationen, wenn sie vorliegen, im Entwicklungsprozess behandelt werden, sodass sie eine zweckmafiige Grundlage fiir die technische Realisierung eines Data-Warehouse-Systems darstellen?" Data-Warehouse-Systeme sind als Instrumente zur Versorgung von Managem mit Information weit verbreitet und bewahrt. Zwar fassen sie Information aus verschiedenen Quellen zusammen, doch liegt der Schwerpunkt der Forschung, soweit er aus der Literatur ersichtlich ist, und auch der Praxis auf dem Teil der Information, der aus den (operativen) Datenbanken der Unternehmen gewonnen wird. Dabei stehen haufig technische Fragestellungen der Transformation und der informationstechnischen Optimierung des Data-Warehouse im Vordergrund. Aus Sicht der Anwender interessieren aber vielmehr die Fragestellungen im Zu- sammenhang mit dem Nutzenpotenzial, das nur durch eine betriebswirtschaftli- che Betrachtung unter besonderer Berucksichtigung des Informationsbedarfs und der sonstigen Anforderungen der Entscheidungstrager erschlossen werden kann. Es ist zu beobachten, dass Data-Warehouse-Projekte, wenn sie scheitern, vorwie- gend an Akzeptanz- oder Nutzungsdefiziten scheitern, in der Kegel nicht an informationstechnischen Problemen. Die Erfolgsfaktoren in diesem Sinne konnen aber nicht nachtraglich gesichert werden, sondem mussen bereits in den friihen Phasen der Systementwicklung angegangen werden, insbesondere im Rahmen der Anforderungsanalyse. In der Vorgehensweise unterscheidet der Verfasser klar zwischen der Analyse und dem Design. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Analyse. Dabei bleibt VI Geleitwort es aber nicht, sondern durch eine angemessene Behandlung auch der Design- probleme wird eine gestaltungs- und konstruktionsorientierte Sichtweise ver- folgt. Das Rad wird aber nicht neu erfunden, sondern der Verfasser orientiert sich an den vorliegenden Gestaltungsansatzen und -erfahrungen, die zahlreich insbe- sondere aus dem Bereich der Informatik vorliegen. Wegen der damit verbunde- nen Gefahren der Beliebigkeit infolge der Verwendimg imtereinander nicht kom- patibler Teillosungen legt der Verfasser stets die Pramissen offen, die er der Kon- struktion seiner letztlich entstehenden eigenen Methode fiir die Data-Warehouse- Entwicklung zugrunde legt. Bemerkenswert ist die durchgangig tief greifende theoriebasierte Durchdringung des Gegenstandsbereichs, die in einem sinnvoUen Umfang von konstruierten Beispielen begleitet wird. Syntax, Semantik, Sprache, Metasprache, Modelle, Schemata, Metamodelle und eine Mesoebene werden sauber begrifflich beschrie- ben und als Konstrukte zweckmafiig eingesetzt. Sehr anspruchsvoU und gut ge- lungen ist die Entwicklung einer abstrakten Syntax, auf die spater immer wieder zuriickgegriffen wird. Im Ergebnis ist es sehr iiberzeugend, wie der Verfasser die aus der allgemeinen Softwareentwicklung bekannte Viewpointanalyse zweckma- fiig auf den Gegenstandsbereich der Data-Warehouse-Entwicklung iibertragt. Das wichtige und fiir die Wettbewerbsfahigkeit der Untemehmen einflussreiche Gebiet der Managementunterstiitzung durch Informationstechnik wird durch die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit merklich voran gebracht. Zugleich leistet der Verfasser durch die konsequente theoretische Orientierung der Arbeit auch einen Beitrag zum besseren Verstandnis von in der Vergangenheit erzielten praktischen Fortschritten. Aufierdem ist besonders hervorzuheben, dass im Forschungsbe- reich Software-Engineering zwar gebetsmiihlenartig die Benutzerbeteiligung im Entwicklungsprozess abstrakt gefordert, aber selten substanziell behandelt wird, wahrend der Verfasser dieser Arbeit die Benutzerbeteiligung operationalisiert und in den Mittelpunkt riickt. Damit wird ein Beitrag zur besseren Akzeptanz der Informationstechnik erbracht. Prof. Dr. Ulrich Hasenkamp I Danksagur^ Meinem Doktorvater, Herrn Professor Ulrich Hasenkamp, mochte ich fiir die akademische Betreuung, sein Interesse am Thema und die grofie wissenschaftli- che Freiheit danken, die er einraumt und die ich leider erst spat sinnvoU zu nut- zen gelernt habe. Die Zeit am Institut fiir Wirtschaftsinformatik wird mir als sehr angenehm und lehrreich in vielerlei Hinsicht in Erinnerung bleiben! Bedanken m5chte ich mich aufierdem bei Herrn Professor Paul Alpar fiir umfas- sende Hinweise zur Verbesserung der Arbeit und fiir die Ubernahme des Zweit- gutachtens. Herrn Professor Joachim Krag danke ich fiir den Vorsitz im Prii- fungsausschuss sowie Herrn Professor Wolfgang Kerber fiir seine Mitwirkung im Priifungsausschuss. Meine Freunde und KoUegen Dipl.-Kfm. Lars Burmester, Dr. Oliver Kutsch und Dipl.-Kfm. Alexander Schwartz haben mir sehr geholfen durch das Lesen von zum Teil unfertigen Fragmenten. Ihnen danke ich fiir gute inhaltliche Diskussio- nen und Anregungen sowie fiir viele gefundene Schreib- und Kommafehler. Da eine Dissertation zeitweilig zu einer grofien Belastung fiir die Menschen, die einem nahe stehen, werden kann, danke ich ganz besonders meiner Familie! Meinen Eltern besonders dafiir, dass Sie mich bei meinen beruflichen Planen immer unterstiitzt haben! Meine Frau Sandra hat wahrend der Dissertation mehr Geduld mit mir aufgebracht, als ich hoffen konnte und mich in vielerlei Hinsicht unterstiitzt. Dafiir danke ich ihr ganz besonders! Meiner Familie mochte ich diese Arbeit widmen. Matthias Goeken I InhaltsUbersicht Inhaltsverzeichnis XI Abbildungsverzeichnis XVII Tabellenverzeichnis XXIII Abkiirzungsverzeichnis XXV Teil I: Problemstellung, Teraiinologie und Grundlagen 1 1 Einfiihrung 3 2 Data-Warehouse-Systeme 11 Teil II: Anwendungssystementwicklung und Modellierung 49 3 Methode und Vorgehensmodell 51 4 Modelle als Entwicklungsergebnisse 69 5 Anwendungssystementwicklung und Anforderungsmanagement 95 Teil III: Modellierung und Entwicklung von Data-Warehouse-Systemen 141 6 Die abstrakte Syntax multidimensionaler Datenmodelle 143 7 Entwicklung von Data-Warehouse-Systemen und multidimensionale Modellierung 191 Teil IV: VODWE - Viewpointorientierte Data-Warehouse-Entwicklung 251 8 Merkmale von VODWE 253 9 Aktivitaten, Techniken und Entwicklungsergebnisse in VODWE 287 10 Fazit und Ausblick 395 Literatur 397 I Inhaltsverzeichnis Teil I: Problemstellung, Terminologie und Grundlagen 1 1 Einfiihrung 3 1.1 Motivation und Problemstellung 3 1.2 Forschungsstrategie und Vorgehen 5 1.3 Grundlegende Begriffe 8 1.3.1 Der Informationsbegriff 8 1.3.2 Stakeholder 10 2 Data-Warehouse-Systeme 11 2.1 Einordnung: Anwendungssysteme zur Unterstiitzung von Entscheidungstragern 11 2.2 Data-Warehouse-Konzept 15 2.2.1 Technisch-integrative Perspektive 16 2.2.2 Betriebswirtschaftlich-fachliche Perspektive 22 2.2.3 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 25 2.3 Architektur von Data-Warehouse-Systemen 26 2.3.1 Datenquellen 28 2.3.2 Datenerfassungsebene 29 2.3.3 Datenhaltungsebene 31 2.3.4 Datenbereitstellungsebene 34 2.3.5 Prasentationsebene 42 2.4 Erweiterte Architekturkonzepte 44 Teil II: Anwendungssystementwicklung und Modellierung 49 3 Methode und Vorgehensmodell 51 3.1 Methoden, Phasen- und Vorgehensmodelle 51 3.2 Methoden-Engineering 55 XII Inhaltsverzeichnis 3.2.1 Der St. Gallener Ansatz des Methoden-Engineerings 55 3.2.2 Weitere Ansatze des Methoden-Engineerings 57 3.2.3 Schlussfolgenmgen 60 3.2.3.1 Vergleich und Bewertung 61 3.2.3.2 Methodenverstandnis dieser Arbeit 64 4 Modelle als Entwicklungsergebnisse 69 4.1 Sprache, Modelle und Metamodelle 70 4.1.1 Definition 70 4.1.2 Typologie und Funktionen von Sprache 72 4.1.2.1 Typologie 72 4.1.2.2 Syntaktische Funktion von Sprache und Metamodelle 74 4.1.2.3 Semantische Funktion von Sprache und konzeptionelle Modellierung 77 4.1.2.4 Pragmatische Funktion von Sprache 81 4.1.3 Zusammenfassung und Schlussfolgenmgen 82 4.2 Modellbegriff und-definition 85 4.2.1 Abbildungsorientiertes Modellverstandnis 86 4.2.2 Konstruktivistisches Modellverstandnis 88 4.2.3 Modellverstandnis dieser Arbeit und Schlussfolgerungen 92 5 Anwendungssystementwicklung und Anf orderungsmanagement 95 5.1 Phasenmodelle in der Systementwicklung 96 5.1.1 Traditionelle Phasenmodelle 97 5.1.2 Inkrementelle und evolutionare Phasenmodelle 100 5.1.3 Schlussfolgerungen 104 5.2 Anforderungsmanagement 105 5.2.1 Grundlagen und Grundbegriffe 106 5.2.1.1 Anforderungen 106 5.2.1.2 Ebenen von Anfordenmgen 107 5.2.1.3 Arten von Anforderungen 108 5.2.1.4 Der Begriff des Anforderungsmanagements 110