Integration heterogener Datenbanken am Beispiel eines Hochschul Informationssystems

Integration heterogener Datenbanken am Beispiel eines Hochschul. Informationssystems Prof. Dr. Thomas Kudraß HTWK Leipzig

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Erfahrungen im Data Management l Larry English (1996) – – – l “ 70 percent of all computer printouts were used to re-enter data into other databases. “ “One company reported that 80 -90 percent of developers‘ time was devoted to maintaining interfaces, copying and transforming data from database to database. “ “Another company reported expending $100 million per year in patching programs and fixing errors in data, created when passing data from one system to another. “ Dough Erickson (1996) – “between 20 percent and 40 percent – one estimate puts the figure at 50 percent – of all labor costs in the U. S. is dedicated to gathering, storage, retrieval, reconciliation and reporting of the information used to run an enterprise. “

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Wozu Integration? l l Heutige Informationssysteme gekennzeichnet durch Interoperabilität Beispiele für Integration – – Elektronische Patientenakte als integriertes und verteiltes Informationssystem Integration von Enterprise Ressource Planning (ERP) + Büro-Anwendungen l – Projekt Mendocino = SAP + MS Office Integration von Dokumenten- und Content Management Systemen l Enterprise Content Management (ECM)

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Ist-Zustand an Hochschulen l IT-Einsatz an deutschen Hochschulen – – – l Historisch gewachsene Systemumgebungen Wenig integrierte Systeme Unvollständige Unterstützung der Geschäftsprozesse Vorrangig Unterstützung organisationsspezifischer Aufgaben Verwaltung und akademischer Bereich separat Keine Standards – – HIS weitverbreitet, aber bundesweit keine Standardsoftware an Hochschulen Keine Dokumenten-Standards für Datenaustausch

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Neue IT-Anforderungen an Hochschulen l Veränderungen im Bildungsbereich (Bologna-Prozess) – – l Modularisierung der Studienangebote Einführung konsekutiver Studiengänge Weiterentwicklung der Informationstechnologien → Anpassung und Weiterentwicklung der IT-Systemlandschaft l Neue Softwaresysteme für den Lehrbetrieb – – – E-Learning Systeme (einschließlich Autorensystem und Management-Komponente) Digitale Bibliotheken (z. B. für Diplomarbeiten) Lehrevaluations-Systeme Eigenentwicklungen (z. B. PLANet, jexam) Erweiterte Funktionalität kommerzieller Hochschulsoftware (z. B. HIS)

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Integrierte Informationsverarbeitung Beispiel Hochschul-Informationssysteme (IT-Rahmenkonzept für Verwaltung und Management der bayerischen staatlichen Universitäten vom Bayrischen SMWFK, 2001) l „Integrierte Informationsverarbeitung ist durch die einmalige und ausschließliche Datenerfassung an der primären Datenquelle, eine medienbruchfreie Bearbeitung sowie eine durchgängige Prozessunterstützung unter Beachtung von Wirtschaftlichkeitsgrundsätzen gekennzeichnet“ l Läßt sich durch die Weiterentwicklung der bestehenden Softwaresysteme oder durch die Einführung eines integrierten Systems realisieren l Weiterentwicklung der bestehenden Systeme verfolgt eine objektorientierte (Daten)Integration der in den meisten Uni. Verwaltungen bereits eingesetzten operativen Verfahren

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Beispiel-Szenario (Ist-Zustand) l Anbieten einer neuen wahlobligatorischen Lehrveranstaltung – – – – – Veranstaltung Studiengang zuordnen (Antrag beim Prüfungsausschuss) Neues Fach im Planungssystem (PLANet) anlegen, verantwortlich: Prüfungssekretariat Raum reservieren (Zentrale Stundenplanung) Veranstaltung ins kommentierte Vorlesungs-verzeichnis aufnehmen (La. Tex), Publikation im Internet (HTML) Veranstaltung im Wahlfachkatalog der Studienordnung (Word. Dokument) hinzufügen Neuanlegen des Faches in Prüfungsverwaltungs-Software (HIS -POS) Neuanlegen des Faches im E-Learning-System (LIPS) Manuelle Erhebung von Teilnehmerliste Manuelle Weiterleitung von Prüfungsergebnissen ans Prüfungssekretariat bzw. andere Fachbereiche Erfassung des Faches in der Evaluierungssoftware

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Perspektiven der Integration l E-Learning Plattform mit Portalcharakter – – l l l Zeit- und ortsunabhängiger Zugang zu relevanten Informationen und Diensten Integration in herkömmliche Verwaltungssystemen Zentrales Identity Management neue Service- und Infrastrukturangebote für Studierende Anbindung an Systeme der Hochschulverwaltung erforderlich Verknüpfung von Informationen aus unter-schiedlichen Quellen Publikation und Distribution von Lehrmaterialien und Dokumenten (Diplomarbeiten Online)

Benutzer und Komponenten eines Hochschul-Informationssystems © Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Weiterbildungsteilnehmer Hochschule Management Information System (MIS) Information Management Employee Relationship Management (ERM) Professoren Beschäftigte Mitarbeiter Supply Chain Management (SCM) Studenten Student Relationship Management (SRM) Ministerium Hochschulen Kooperationspartner Unternehmen

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Allgemeine Aspekte der Integration l Beispiel E-Learning: – – Integration aller Teilsysteme erforderlich Probleme l l Online-Einschreibung ohne Anbindung an administratives System Editor-Funktionalität Nutzung von Dokumenten aus digitalen Bibliotheken 3 Hauptaspekte: – – – Zusammenarbeit mit Informations- und Verwaltungssystemen der Hochschule Anbindung an bestehende Autorensysteme Integration von digitalen Bibliotheken u. a. Ablagesystemen

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Anforderungen l Kommunikation – – l Dynamische Definition von Gruppen (z. B. Mailing Lists) Aktive Benachrichtigung (push-Prinzip) vs. Publikation (pull-Prinzip) Content Management und Publishing – – Zugriff auf viele Dokumente: Diplomarbeiten, Berichte von Praxissemestern und Auslandspraktika Präsentation des Lehrangebots (verschiedene Kanäle und Formate) l l l – In E-Learning System Broschüre (PDF-Format) Online Auftritt des Fachbereichs HTML-Datendarstellung in kommerziellen Systemen?

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Anforderungen (2) l Selbstbedienungsfunktion – – l Verknüpfung heterogener Datenbanken zur Informationsgewinnung – l z. B. Online-Einschreibung, Prüfungsanmeldung Definition plattformunabhängiger Schnittstelle Beispiel: individuelle Stundenpläne = Einschreibedaten (HIS) + Stundenplan (S-PLUS) Auswertung und Berichtswesen – – Von Hochschulleitung / Ministerium gefordert, z. B. Lehrbericht, Lehrdeputatserfassung Einbeziehung digitalisierter Informationen (Evaluation)

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Anforderungen (3) l Sicherheit und Datenschutz – – – Zentrale Berechtigungsverwaltung (Definition von Benutzergruppen), umsetzbar durch Directory Services Bestimmte Gruppierung nur auf Ebene des Anwendungssystems (z. B. Klassifizierung der Lernenden bei E-Learning-Kurs) Hochschulweites Identity Management l l – Single Sign-On User Provisioning Datenschutz l l Personenbezogene Daten Unterscheide Angebote im Intranet vs. Intranet (z. B. Zugriff auf Praktikumsberichte)

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Anforderungen (4) l Pflege von Kooperationsbeziehungen – – l Datenbank für Praktikumsplätze Datenbanken für Sponsoren und Kooperationspartner / Ansprechpartner Alumni-Verwaltung

IT-Systemlandschaft der HTWK Administrative Systeme © Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig l HIS (Hochschul-Informationssystem) – – – l l l SOS: Studentenverwaltung POS: Prüfungsorganisation ZUL: Studienzulassung LSF: Lehre-Studium-Forschung QIS: Selbstbedienungsfunktionen ISY: Statistik S-PLUS (Stundenplanungssystem) PLANet (Werkzeug zur Verwaltung der Planungsdaten) Online-Einschreibung (speziell für Studium Generale)

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Neue Anwendungen an der HTWK l LIPS: E-Learning-System – – l l Eleva: Evaluierung von Lehrveranstaltungen Webseiten – – – l l l Administrativer Teil auf Basis von ZODB (Zope Object Database) Autorensystem C 4 K zumeist manuell gepflegt (HTML) Heterogenes Erscheinungsbild IMN: zusätzlich etwas My. SQL (z. B. Termin-Datenbank) Projekt Diplom Online Digiboard Smartcard-Technologie

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Ziele der Integration heterogener Systeme l l Sicherung der globalen Datenkonsistenz bei redundanter Datenhaltung Einmalige Datenerfassung an der primären Datenquelle Reduzierung von manuellen Tätigkeiten (Datenerfassung) Verknüpfung von Daten zur Realisierung neuer Funktionalitäten (z. B. Erzeugung von Lehrberichten oder persönlichen Stundenplänen)

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Grundbegriffe der Integration l EAI: Enterprise Application Integration – l (E)II: (Enterprise) Information Integration – l Virtuelles verteiltes Datenbanksystem (vgl. Idee der föderierten Datenbanken) Integrationsebenen – – l Zusammenarbeit von heterogenen Anwendungen Integration über Oberfläche Datenintegration Funktionsintegration (über APIs) Prozessintegration Kopplungsgrade – Lose vs. eng gekoppelte Systeme

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig EAI-Architekturen l l l Application-to-Application Bus-Architektur Hub & Spoke Architektur Geschäftsprozesse Serviceorientierte Architektur (SOA)

Application-to-Application (A 2 A) Punkt-zu-Punkt-Verbindung © Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Spaghetti-Architektur [Pezzini, Gartner Research]

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Bus-Architektur l l l Publish-Subscribe-Prinzip Weiterleitung der Nachrichten an die Subscriber Anwendung: Verteilung von identischen Massendaten – – l l 1 Datenlieferant - n Empfänger n Datenlieferanten – 1 Empfänger Datenorientierte Integration Sender und Empfänger verteilt lokalisiert Services subscribe Service Bus publish

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Hub & Spoke Architektur l l Zentralistischer Ansatz Hub = zentrale Informationsdrehscheibe: steuert und überwacht den Datenverkehr zwischen einzelnen Systemen Business Rules in Workflow des Hub hinterlegt Trennung von – – l Vorteile: – – l systemspezifischen Konnektoren (zur Anbindung lokaler Systeme auf technischer Ebene) Workflows (zur Abbildung der Geschäftslogik) begünstigt prozessorientierte Vorgehensweise Einfacher zu realisieren als Bus-Architektur für komplexe Datenverteilungsmechanismen organisationsübergreifende Integration (Einbindung von Legacy. Systemen) Nachteile – zentraler Hub kann zum „Bottleneck“ werden

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Analyse der Geschäftsprozesse l Identifikation der primären Datenquellen: – l Gewinnung von Daten für andere Anwendungen – – – l l Informationssysteme in den Dezernaten und Fachbereichen E-Learning System Metadaten für Digitale Bibliothek Web Content Management System Lose Kopplung Modellierung mittels ARIS Toolset – Integration mehrerer Teilsichten: Organisation, Daten, Funktionen und Prozesse

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Umsetzung einer SOA

Zielarchitektur eines Hochschul. Informationssystems © Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Kombination aus Bus und Hub&Spoke Client-Applikationen (z. B. Personalisierter Stundenplan, Lehrbericht) Enterprise Service Bus Services App 1: S-PLUS XML AV CV App 3: HIS XML AV CV Hub Common View AV CV XML App 4: ELEVA XML AV CV App 2: PLANet

© Prof. T. Kudraß, HTWK Leipzig Zusammenfassung und Ausblick l l Inkrementelles Vorgehen bei der Integration von Systemen Entwicklung von Content Services = Bausteine für Webpräsentationen – – l l l sichert konsistente Darstellung und Verwendung der Daten Grundlage für verbesserte Berichtsfunktionen Services sind Prozessschritte in Workflows Wichtige Arbeit: Definition von Standards für den Datenaustausch (vgl. ähnliche Initiativen im E-Government) Prototyp „Virtuelles Praktikantenamt“