Teilprojekt E2
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Konzeptuelle Modellierung von Katastrophenmanagementprozessen
Die in dem Graduiertenkolleg angestrebte Workflow-basierte IT-Unterstützung des Katastrophenmanagements erfordert die konzeptionelle Modellierung der Teilprozesse des betrachteten Szenarios. Im konkreten Anwendungsfall müssen die Akteure und ihre Aufgaben bei der Messung, Beobachtung und Einschätzung seismischer Aktivitäten untersucht werden. Akteure sind die Task Force im Erdbebengebiet, Wissenschaftler am GFZ und in anderen Einrichtungen sowie an den Ergebnissen interessierte Fachleute, Entscheider und die Öffentlichkeit.
Stand des Wissens
Eine Workflow-orientierte Betrachtung von Prozessen des Katastrophenmanagements steckt weltweit noch in den Anfängen. Die Erfahrungen der Schadensereignisse der letzen Jahre haben jedoch gezeigt, dass ein reibungsloses Katastrophenmanagement unbedingt eine Prozesssicht erfordert [1]. Für das 2004 gegründete Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe wird daher zur Zeit eine Analyse und Modellierung von Geschäftsprozessen mit UML-Aktivitätsdiagrammen vorgenommen. Das „deutsche Notfallvorsorge-Informationssystem de.NIS II“ soll zukünftig durch diese Sicht ergänzt werden und den Stab eines Krisenmanagements bei der Lageeinschätzung und Ressourcenzuteilung mithilfe eines Workflow-Managementsystems unterstützen [2]. Auch im Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum, das im Rahmen der "International Charter on Space and Major Disasters" [3] Informationen zu Katastrophenregionen zur Verfügung stellt, werden derzeit im Rahmen des Qualitätsmanagements Geschäftsprozesse analysiert und in einem Produkt-Prozess-Modell abgebildet. Bei der NASA sind im Raumfahrtbereich bereits Havarie-Managementsysteme [4] im Einsatz, die Workflow-Systeme verwenden. Über den Einsatz geeigneter fachspezifischer Modellierungssprachen ist jedoch nichts bekannt.
Vorarbeiten der beteiligten Wissenschaftler
D. Dransch ist seit vielen Jahren im Bereich der Geo-Informationsverarbeitung tätig. Ein Forschungsschwerpunkt ist die handlungs- und akteursbezogene Aufbereitung von Information, die sie u. a. auch im Anwendungsfeld des Katastrophenmanagements untersucht hat [5], [6], [7], [8]. J. Fischer und E. Holz arbeiten seit vielen Jahren zusammen und besitzen langjährige Erfahrungen bei der Entwicklung von domänspezifischen Sprachen und von unterstützenden Werkzeugen [9], [10], [11]. Im Mittelpunkt ihrer Arbeiten steht ein konzeptraum- und metamodellbasiertes Vorgehen, bei dem die Begriffe einer Domäne unabhängig von ihrer textuellen oder grafischen Notation in einem Metamodell erfasst werden. Für dieses Metamodell können dann ein oder mehrere Notationen erstellt werden, die in ihrer Symbolik auf das Anwendungsgebiet zugeschnitten sind.
Geplante Arbeiten
Aufgabe der Dissertation ist, das Anwendungsfeld des Graduiertenkollegs zu analysieren und Modellkonzepte für geeignete Darstellungen, Interpretationen sowie für Aus- und Bewertungen auszuarbeiten. Dazu sollen in einer Prozessanalyse verschiedene Untersuchungen vorgenommen werden. So sind die Darstellungs- und Untersuchungsziele, die mittels der modellierten Szenarien in einem Katastrophenfall erreicht werden sollen, zu bestimmen. Des Weiteren ist eine Modellkonzeptwelt aufzubauen durch Klärung der Begriffsstruktur bei semantischer Abgrenzung der notwendigen Konzepte mit Vorschlägen zur geeigneten graphischen Repräsentation für unterschiedliche Darstellungs- und Nutzungsebenen in Abhängigkeit identifizierter Untersuchungsziele. Zu bestimmen sind die Objekte, die Aktivitäten in Interaktion mit anderen Objekten ausführen, die Ressourcen, die für einzelne Aktivitäten benötigt werden, sowie die kausalen Wirkungsgraphen von Aktivitäten, bei Klärung von aktivitätsauslösenden externen Ereignissen. Auch die Quantifizierung des Zeitverbrauchs von elementaren Aktivitäten und der Häufigkeit aktivitätsauslösender Ereignisse ist vorzunehmen. Die Ergebnisse dieser Analyse bilden die Basis für die Entwicklung geeigneter Modellsprachentwicklungen für E1 auf der Basis eines geeigneten Metamodellkonzeptes für eine exemplarische Workflow-Modellierung. Letztendliches Ziel der Domänenmodellierung ist es, den Workflow und damit den Prozess von Aktivitäten mit den zugeordneten Objekten, Ressourcen, Zielen und Ereignissen exemplarisch für einen vereinfachten Katastrophenfall für ein ebenso vereinfachtes Modell eines Katastrophengebietes zu identifizieren und transparent zu machen. Die endgültige Modellierung soll in der von E1 bereitgestellten Sprache erfolgen, die dem vorgeschlagenen Konzeptraum entspricht und - was von entscheidender Bedeutung ist - durch eine Simulationskomponente für metamodellbasierte Workflow-Managementsysteme interpretiert werden kann. Eine Parameter-Sensibilitätsanalyse des Systems wird weiteren Arbeiten vorbehalten bleiben. Ein weiteres Anliegen liegt in der Kooperation mit dem E3-Vorhaben, in dem Grundlagen für die Entwicklung Workflow-orientierter Geo-Informationsdienste ausgearbeitet werden.
Referenzen
[1] Deutsches Komitee für Katastrophenvorsorge e. V.: Hochwasservorsorge in Deutschland. Lernen aus der Katastrophe 2002 im Elbeeinzugsgebiet. Deutsches Komitee für Katastrophenvorsorge e. V., Bonn, Heft 29, 143 Seiten, 2003.
[2] Das deutsche Notfallvorsorge-Informationssystem de. NIS II: http://194.95.178.54/zivilschutz/krisenmanagement/denis/index.html
[3] International Charter on Space and Major Disasters http://www.disasterscharter.org/main_e.html
[4] The Spacecraft Emergency Response System: http://www.mobilefoundations.com/SERS.htm
[5] U. Walz, J. Etter, D. Dransch: Actor-oriented flood risk maps as support for societal decision making. In: Proc. of cartographic Cutting-Edge Technology for Natural Hazard Management, forthcoming 2005.
[6] D. Dransch: Activity and context: A conceptual framework for mobile geoinformation services. In: L.Meng, T. Reichenbacher, A. Zipf (eds.): Map-based mobile services – Theories, Methods and Implementations. Springer, Heidelberg, 2005.
[7] D. Dransch: Handlungsorientierte Mensch-Computer-Interaktion für die kartographische Informationsverarbeitung mit Geo-Informationssystemen. Habilitationsschrift. In: Berliner Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe C, Bd. 18, 2002.
[8] D. Dransch: User-centered human computer interaction in cartographic information processing. In: Proceedings of the 20th International Cartographic Conference, Beijing 2001, pp. 1767-1774 ,2001.
[9] J. Fischer, E. Holz, A. Prinz, M. Scheidgen: Toolbased Language Development. Rennes, November 2004.
[10] H. Böhme, J. Fischer: eODL and SDL in combination for components. 4th International SDL and MSC Workshop SAM2004 Ottawa, Kanada, LNCS Volume 3319/2005 Springer-Verlag GmbH, Juni 2004.
[11] J. Fischer, M. Born: Object Definition Language, ITU Definition Language (ODL). In: Special issue of Telektronik on Languages for telecommunication applications, Telenor, Norway, 2000.
