September 2020, Markus Schacher

Mit diesem Artikel möchte ich aufzeigen, dass Modelle in der Architektur eine zentrale Rolle spielen. Mit Modellen lassen sich komplexe Sachverhalte vereinfachen und so wichtige Entscheidungen auf soliden Grundlagen treffen. Ich freue mich wiederum auf Feedback!

Modelle im Bauwesen

In der klassischen Architektur des Bauwesens sind Modelle schon sehr lange eine Selbstverständlichkeit. Das Spektrum solcher Modelle reicht von physischen Karton- oder Holzmodellen über 2D- oder 3D-Zeichnungen bis hin zu voll-digitalen 5D-Modellen bei BIM (Building Information Modeling – das digitale Bauen) [1]. Bei 5D-Modellen werden die Zeit (Planung) und die Kosten als weitere Dimensionen in die Modelle integriert.

Ein zentraler Aspekt von BIM-Modellen ist die Idee, dass sie die interdisziplinäre Zusammenarbeit ermöglichen sollen: Sie werden nicht nur von Architekten erstellt und genutzt, sondern auch verschiedene Fachspezialisten wie der Baustatiker, der Elektriker, der Sanitär, der Heizungs- und Lüftungstechniker bis hin zum Akustiker bringen jeweils ihre spezifischen Aspekte in das gemeinsame digitale Modell ein.

Bevor wir aber diese Ideen zu Modellen aus dem “realen” Bauwesen auf die Unternehmensarchitektur übertragen, möchte ich zuerst ein paar grundsätzliche Überlegungen zu Modellen anstellen.

Was sind Modelle und wozu dienen sie?

Ein Modell ist in erster Linie einmal eine Beschreibung eines Modellierungsgegenstands. Im Verlaufe der Zeit habe ich die folgende Definition entwickelt, welche das Wesen eines Modells ziemlich genau umschreibt:

“Ein Modell ist ein Ding, das sich für einen bestimmten Zweck als vereinfachende Beschreibung eines Originals nutzen lässt.”

Diese Definition eines Modells beinhaltet vier zentrale Elemente, deren man sich bei jedem Modell jederzeit bewusst sein sollte:

  • Original: Was ist durch das Modell abgebildet – d. h. was ist der Modellierungsgegenstand?
  • Zweck: Zu welchem Zweck und für wen wurde das Original überhaupt in das Modell abgebildet?
  • Vereinfachung: Auf welche Aspekte wurde das Original durch das Modell reduziert, indem es die meisten seiner Details weglässt? .
  • Ding: In der Definition wurde ganz bewusst von einem “Ding” gesprochen, welches die Rolle eines Modells innehat. Es muss nicht immer ein (technisches) Diagramm sein, sondern kann durchaus auch einmal eine informale Beschreibung oder gar ein physisches 3D-Modell sein.

Insbesondere die klare Unterscheidung zwischen Original und Modell ist essentiell, wenn auch nicht immer ganz einfach. Aber vielleicht hilft hier die Aussage von Heinz Stoewer, dem ehemaligen INCOSE-Präsidenten:

“Jemand der ein Modell mit der Realität (dem Original) verwechselt, ist wie jemand, der in einem Restaurant sitzt und die Menükarte verspeist.”

Quelle: René Magritte

Gründe für das Erstellen von Modellen

Warum benutzen wir Modelle? Dazu gibt es meiner Meinung nach drei Hauptgründe:

  • Kommunikation: Mit Modellen lassen sich Ideen kommunizieren. Sobald Ideen in geeigneter Form schriftlich gemacht sind, lassen sie “über Raum und Zeit” hinweg austauschen. Dieser Austausch erfolgt typischerweise zwischen Menschen, kann aber auch zwischen Menschen und Maschinen oder gar zwischen Maschinen erfolgen. Im Kontext der Kommunikation lassen sich wiederum zwei Arten von Modellen unterscheiden:
    • Deskriptive (beschreibende) Modelle, auch IST-Modelle, kommunizieren das Verständnis des Erstellers über das Original. So kann beispielsweise ein Geschäftsprozessmodell das aktuelle Verständnis darüber kommunizieren, wie gewisse Aufgaben in einem Unternehmen bewerkstelligt werden.
    • Präskriptive (vorschreibende) Modelle, auch SOLL-Modelle, kommunizieren einen Wunsch des Erstellers in Bezug auf ein Original, das er haben möchte. So kann beispielsweise ein Geschäftsprozessmodell auch als Vorschrift verstanden werden, wie gewisse Aufgaben in einem Unternehmen zu bewerkstelligen sind.
  • Simulation: Modelle drücken ein Verständnis über wichtige Zusammenhänge des Originals aus. Sind sie formal genug, werden sie “ausführbar”, womit sich “Was wäre wenn”-Fragen über das Original beantworten lassen. Beispielsweise erlaubt das Ohm’sche Gesetz die Vorhersage des durch einen Widerstand R (z.B. eine Leuchte) fliessenden Stroms I bei gegebener Spannung U. Dazu muss weder ein Original vorhanden sein, noch ein bestehendes Original durch gewagte Experimente (z.B. Überspannung) beschädigt werden (siehe Bild unten). Auf Unternehmensmodelle übertragen heisst dies, es lassen sich Varianten erproben, ohne den operativen Betrieb des Unternehmens zu beeinträchtigen.
  • Transformation: Sind Modelle für eine Maschine verständlich, so lassen sich daraus automatisch neue Artefakte erzeugen. Hierbei können zwei verschiedene Fälle unterschieden werden:
    • Interpretation: Ein Modell eines Originals wird von einer Maschine als Anweisung interpretiert, wie ein Original automatisch zu erstellen ist. Als Beispiel sei hier ein CNC-Programm aufgeführt, welches eine Fräsmaschine so steuert, dass sie ein komplexes Bauteil erstellt.
    • Synthese: Mehrere Modelle verschiedener Originale oder verschiedene Aspekte eine Originals werden zu einem neuen Modell “verschmolzen”. Als Beispiel sei hier die Möglichkeit aufgeführt, dass sich Beschreibungen von Aufgaben (z.B. in Form von Geschäftsprozessen) automatisch auf Beschreibungen verfügbarer Ressourcen (z.B. Personal und Maschinenpark mit gegebenen Fähigkeiten) abbilden lassen, um so eine optimale Fertigung zu erreichen.

Quelle: KnowGravity

Repräsentation von Modellen

Eng mit dem Zweck eines Modells ist dessen Zielgruppe. Jeder Autor eines Modells muss sich bewusst sein, für wen er dieses Modell erstellt. Die visuelle Form eines Modells bekommt dabei eine essentielle Aufgabe: Sie muss auf die Bedürfnisse und Fähigkeiten der Zielgruppe abgestimmt sein, sonst kann das Modell seinen Zweck gar nicht erfüllen.

Je nach Zielgruppe und Modellinhalt haben sich in der Praxis ganz unterschiedliche Repräsentationsformen bewährt:

  1. Informale Prosatexte
  2. Strukturierte Listen
  3. Mathematische Formalismen
  4. Generierte Graphiken
  5. Gezeichnete Diagramme
  6. Physische Objekte
  7. Ausführbare Simulationen

Insbesondere für die Formen 3,5 und 7 haben sich in den letzten Jahren verschiedene mehr oder weniger standardisierte Modellierungssprachen etabliert. Weiter unten komme ich noch einmal auf das Thema “Modellierungssprachen” im Kontext von Unternehmensmodellen zurück.

Value und Asset Modelle

Ein wichtiges Kriterium von Modellen ist deren Nutzen sowie die Nachhaltigkeit dieses Nutzens. Dazu unterscheide ich zwei verschiedene, aufeinander aufbauende Maturitätsstufen im Umgang mit Modellen:

  • Models as Value: Die Erstellung oder Entwicklung eines Modells erfordert immer einen gewissen Aufwand. Sei dies nun ein paar Sekunden für die Skizzierung einer Idee auf einem Flipchart, die Jahrzehnte lange Entwicklung und Verfeinerung eines physikalischen Modells zur Wettervorhersage oder irgendetwas dazwischen. Dieser Aufwand muss gerechtfertigt sein, indem das Modell einen Nutzen schafft, der mindestens so gross ist, wie der in das Modell investierte Aufwand. Das permanente Bewusstsein, dass der Nutzen eines Modells grösser sein muss, als der Aufwand für dessen Erstellung, nenne ich “Models as Value”, da der Aufwand der in diese Modelle gesteckt wird, immer kleiner ist als der Nutzen, der daraus gezogen wird.
  • Models as Assets: Manchmal erschliesst sich der Nutzen eines Modells nicht in unmittelbarer “Nähe” des Aufwands für dessen Erstellung: Beispielsweise kann ein anderer Personenkreis als der ursprüngliche Autor eines Modells von dessen Nutzen profitieren. Oder der Nutzen eines Modells erschliesst sich erst Jahre nach dessen Erstellung (und vermutlich auch für eine andere Personengruppe). Konstruktionspläne oder Elektropläne in der Industrie und im Bauwesen sind Beispiele solcher langfristig wertvoller Modelle. Diese nachhaltige Sicht auf das Aufwand/Nutzen-Verhältnis von Modellen nenne ich “Models as Assets”, da diese Art von Modellen wie auch andere Wertgegenstände nachhaltig gehegt und gepflegt sein müssen.

Um den Aufwand von Modellen in vertretbaren Grenzen zu halten, lässt er sich in drei Dimensionen reduzieren:

  • Reduktion der Breite eines Modells, d.h. ein Modell muss nicht immer zwingend alle Facetten seines Originals abbilden.
  • Reduktion der Tiefe eines Modells, d.h. ein Modell muss nicht immer zwingend sein Original in maximaler Präzision abbilden.
  • Reduktion der Nachhaltigkeit eines Modells, d.h. ein Modell muss nicht immer zwingend für die Ewigkeit geschaffen sein.

Quelle: KnowGravity

Es geht also immer darum, je nach Kontext den optimalen “Sweetspot” innerhalb dieser drei Dimensionen zu finden.

Digitale Modelle

Wie bereits angedeutet, können Modelle verschiedene Formen annehmen: von physischen 3D-Modellen über abstrahierte mathematische Beschreibungen oder graphische Zeichnungen bis hin zu virtuellen Modellen, welche ihr Original in rein digitaler Form beschreiben. Diese letzteren “digitalen Modelle” erlauben es einem Computer, die Zusammenhänge eines Originals “zu verstehen” um interessante Fragen über das Original zu beantworten, neue Modelle zu generieren oder gar Originale zu erschaffen. Diese Entwicklungsstufe erreichen heute insbesondere die am Anfang dieses Artikels eingeführten BIM-Modelle. Und genau diese Stufe versuchen wir nun auch mit Modellen einer digitalen Unternehmensarchitektur zu erreichen.

Modelle in der Unternehmensarchitektur

Welche Rolle spielen Modelle in der Unternehmensarchitektur? Sie helfen, ein Unternehmen in seiner Ganzheit zu verstehen und damit sich agil verändernden Gegebenheiten anzupassen. Dies führt zu folgender Definition:

“Ein Unternehmensmodell ist ein digitales Abbild wichtiger Aspekte eines Unternehmens, auf dessen Grundlage das Unternehmen wichtige Entscheide treffen kann.”

Bei der Beschreibung eines Unternehmens als Ganzes lassen sich im Wesentlichen drei verschiedene Modellierungsgegenstände unterscheiden:

  • Die Geschäftsarchitektur beschreibt, was ein Unternehmen tut, warum es dies tut, wann, wie und wo es dies tut sowie welche Hilfsmittel es dazu verwendet.
  • Die Technologiearchitektur beschreibt die technologischen Hilfsmittel wie Maschinen oder IT-Systeme, aber auch Daten, die ein Unternehmen nutzt, um sein Geschäft auszuführen.
  • Die Evolutionsarchitektur beschreibt die Dynamik, wie sich ein Unternehmen verändert, d.h. welche Projekte und Veränderungsprogramme es mit welchen Zielen und Ressourcen ausführt.

Darüber hinaus lassen sich einzelne Teilaspekte unterscheiden, die sich über mehrere dieser drei Modellierungsgegenstände hinweg erstrecken, beispielsweise

  • die Informationsarchitektur, welche festlegt, welche Informationen in welchen Bereichen des Geschäfts eines Unternehmens wofür und wie verwendet werden sowie wie und wo diese Informationen technisch in Datenbanken organisiert sind.
  • die Sicherheitsarchitektur, welche festlegt, welche Objekte ein Unternehmen als schützenswert betrachtet, welche möglichen Angriffsvektoren auf diese Objekte vorstellbar sind und mit welchen Massnahmen diesen Angriffsvektoren entgegengetreten wird.

Aufgrund der Wichtigkeit dieser beiden Architekturaspekte wird ihnen im Rahmen dieser Artikelserie jeweils eine eigene Folge gewidmet.

Quelle: KnowGravity

Die Gesamtheit aller Unternehmensmodelle kann somit als digitaler Zwilling des Unternehmens betrachtet werden. Ich werde in einer späteren Folge dieser Artikelserie im Zusammenhang mit der digitalen Transformation noch einmal auf diesen spezifischen Begriff zurückkommen.

Welchen Nutzen bringen Modelle im Kontext einer Unternehmensarchitektur? Im ersten Teil dieser Serie habe ich basierend auf TOGAF folgende Definition eingeführt:

“Architektur ist eine formale Beschreibung der wesentlichen Komponenten eines Systems, deren Beziehungen untereinander sowie der Prinzipien und Richtlinien zur Gestaltung und Evolution des Systems.”

Was auch immer die “wesentlichen Komponenten” eines Unternehmens sind (darauf werde ich in den nächsten zwei Folgen genauer eingehen), so geht es darum, sie zu identifizieren, ihre Beziehungen festzuhalten und ihre Evolution zu gestalten. Insbesondere ist hier die Unterscheidung zwischen IST-Modellen und SOLL-Modellen wesentlich:

  • Die IST-Modelle beschreiben “nach bestem Wissen und Gewissen” das aktuelle Verständnis über das Unternehmen und dienen damit als Entscheidungsgrundlage für operative Aufgaben.
  • Die SOLL-Modelle beschreiben langfristige Zielvorgaben, in welche Richtung sich ein Unternehmen entwickeln soll und dienen damit als Leitlinien für strategische Entwicklungsprojekte.

Die Differenz zwischen SOLL- und IST-Modellen kann als “Pendenzenliste” auf dem Weg von heute in die Zukunft des Unternehmens betrachtet werden. Daraus lässt sich durch Priorisierung dieser Veränderungswünsche ein Projektportfolio ableiten.

Quelle: KnowGravity

Zusammengefasst kann also gesagt werden: Modelle sind die Mittel einer Unternehmensarchitektur, um fundierte Entscheidungen zu treffen, Vorhaben in eine gezielte Richtung zu leiten und die Entwicklung in diese Richtung zu planen.

Modellierungssprachen

Wie bereits oben eingeführt, ist Kommunikation ein zentraler Grund für die Erstellung von Modellen. Und mit Kommunikation ist untrennbar das Konzept einer Sprache verbunden. Es stellt sich also die Frage, in welcher Sprache Architekturmodelle zu formulieren sind. Dabei ist zu berücksichtigen, dass insbesondere bei digitalen Modellen diese Kommunikation nicht nur zwischen Menschen stattfindet, sondern auch zwischen Menschen und Maschinen. Nur so können Maschinen genutzt werden, um Modelle zu interpretieren oder gar zu simulieren. Unter diesen Voraussetzungen bieten sich folgende Modellierungssprachen an:

  • Inventar-Datenbank: Tabellarische  Verzeichnisse der wichtigsten Assets eines Unternehmens (z.B. Geschäftsfunktionen, Personen, Organisationseinheiten, Applikationen, Rechner, etc.) sind wohl die einfachste formale Variante einer Repräsentation eines Unternehmensmodells. Dazu genügt bereits eine EXCEL-Arbeitsmappe oder eine einfache relationale Datenbank wie Microsoft Access oder FileMaker, in der sich auch Beziehungen zwischen den Assets abbilden und Abfragen erstellen lassen.
  • Generische graphische Sprachen: Gewisse Zusammenhänge lassen sich durch informale Diagramme aus Rechtecken und Linien visualisieren. Formalere Modelle mit einer standardisierten Syntax lassen mit der UML (Unified Modeling Language) der OMG (Object Management Group) [2] darstellen. Obwohl die UML für die Beschreibung Software-intensiver Systeme konzipiert wurde, eignen sich einige der Diagrammtypen auch für die Illustration von Unternehmenszusammenhängen. Solche Modelle lassen sich von Hand (z.B. auf einer Flipchart), mit generischen Zeichnungsprogrammen wie PowerPoint oder Visio oder mit dedizierten UML-Werkzeugen erstellen.
  • Domänenspezifische graphische Sprachen: Die OMG hat eine Reihe von Sprachen entwickelt, welche sich für spezifische Aspekte eines Unternehmensmodells eignen, beispielsweise BMM für Geschäftsstrategien [3], BPMN für Geschäftsprozesse [4], VDML für Wertflüsse und Organisationsstrukturen [5], SBVR für Vokabular-basierte Geschäftsregeln [6], SysML für Anforderungen (und anderes) [7], oder UTP für Testpläne [8]. Die Open Group hat mit ArchiMate eine relativ leichtgewichtige Architektursprache standardisiert, welche auf das TOGAF-Framework abgestimmt ist [9]. Für die Nutzung dieser Sprachen sind normalerweise spezialisierte Werkzeuge erforderlich.

Wie bereits aus obiger Auflistung ersichtlich, ist die Frage nach der Modellierungssprache eng mit der Frage nach einem geeigneten Werkzeug verbunden. Auf das wichtige Thema nach geeigneten Werkzeugen für das Enterprise Architecture Management (EAM) werde ich in einem eigenen Artikel in dieser Serie eingehen.

Ergänzende Informationen

Enterprise Architecture ConsultingEnterprise Architecture ToolingEAM-Ausbildung,  Adaptive Requirements Engineering™, MBSE-Firmenschulung, Tool-Migration

Bisher in dieser Serie erschienen:

DEA Teil 4

Im nächsten Teil dieser Serie möchte ich auf die Beschreibung des Geschäfts eines Unternehmens eingehen und daran den Nutzen einer digitalen Geschäftsarchitektur aufzeigen.

Referenzen