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Von Multiagentensystemen zu Multiorganisationssystemen - Modellierung auf Basis von Petrinetzen

Matthias Wester-Ebbinghaus.
Von Multiagentensystemen zu Multiorganisationssystemen - Modellierung auf Basis von Petrinetzen.
Dissertation, Universität Hamburg, Department Informatik, Vogt-Kölln Str. 30, D-22527 Hamburg, 12 2010.
https://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/3920.  [link]

Abstract: In der aktuellen Forschung ergeht die Forderung nach grundsätzlichen konzeptionellen Modellen für die Beherrschbarkeit großangelegter Softwaresysteme mit dem Charakter als Systeme von Systemen, die durch operationale und administrative Unabhängigkeit/Eigenständigkeit der Teilsysteme gekennzeichnet sind.
In der vorliegenden Arbeit wird die Auffassung vertreten, der Einbezug von Konzepten und Mechanismen aus dem Bereich sozialer Organisationen für die Gestaltung von Softwaresystemen sei zu diesem Zweck besonders gut geeignet. Diese Idee hat sich insbesondere im Bereich der Multiagentensysteme bereits auf breiter Basis durchgesetzt. Allerdings wird das Konzept der Organisation hier vor allem als Kontext für die Handlungen individueller Agenten und mithin als oberer Systemabschluss verwendet. Ein besonderes Merkmal sozialer Organisationen ist hingegen ihr Wesen als kollektive Akteure. Dieses Merkmal ermöglicht die Betrachtung von großangelegten sozialen Organisationssystemen unter Bezugnahme auf multiple Ebenen des organisierten Handelns. Um das Potential der Organisationsmetapher für die Softwareentwicklung umfassender ausnutzen zu können, wird in der vorliegenden Arbeit daher einWechsel der konzeptionellen Herangehensweise von der Agentenorientierung zur Organisationsorientierung vorgeschlagen. In organisationsorientierten Softwaresystemen steht die Organisation als Softwareentität im Mittelpunkt und weist die beiden Merkmale als Kontext und als Akteur in Kombination auf.
Ein wichtiger Teil der Arbeit ist einer ausführlichen Motivation von organisationsorientierten Softwaresystemen gewidmet. Damit einher geht die sorgfältige Identifizierung der Kernkonzepte und -mechanismen aus dem Bereich sozialer Organisationen, die dafür als konzeptionelle Grundlage dienen sollen. Besonders wichtig ist dabei der janusgesichtige Charakter von Organisationen (oder allgemeiner: von organisierten Kollektivitäten) in sozialen Organisationssystemen.
Die Arbeit geht nicht mit dem Anspruch einher, eine allgemeingültige und verbindliche Definition von, beziehungsweise Perspektive auf organisationsorientierte Softwaresysteme einzunehmen. Stattdessen ist der Hauptteil der Arbeit der Präsentation einer konkreten Form von organisationsorientierten Softwaresystemen gewidmet. Es handelt sich dabei um Multiorganisationssysteme, die als konzeptionelle Erweiterung von (bereits organisationsorientierten) Multiagentensystemen eingeführt werden. Als neuartige Entität wird die Organisationseinheit eingeführt. Dabei handelt es sich genau um die geforderte janusgesichtige Entität, die sowohl organisatorischer Kontext als auch organisatorischer Akteur ist. Organisationseinheiten als Basisbausteine führen zu einer inhärent rekursiven Struktur von Multiorganisationssystemen.
Für Organisationseinheiten und Multiorganisationssysteme werden verschiedene Modellierungstechniken vorgestellt, universelle Grundmodelle erarbeitet und schließlich eine Referenzarchitektur für Multiorganisationssysteme abgeleitet. Als Grundlage der Modellierung dient der höhere Petrinetzformalismus der Referenznetze. Referenznetze kombinieren die für Petrinetze übliche anschauliche Darstellung der Verzahnung von Netzstrukturen und nebenläufigem Systemverhalten (Markenspiel) mit dem höheren Konzept der Netze in Netzen. Auf diese Weise werden Synchronisationsmechanismen über Systemebenen hinweg und dynamische Rekonfigurierbarkeit von Systemstrukturen als erstrangige Modellkonzepte angeboten. Die verschiedenen vorgestellten Modellierungstechniken erlauben eine systematische Modulation der bevorzugten Modellabstraktion und erlauben auf diese Weise die Erstellung von abstrakten "Denkmodellen" bis hin zu technischen und direkt ausführbaren "Programmiermodellen".

BibTeX entry

@PhdThesis{Wester10,
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In der vorliegenden Arbeit wird die Auffassung vertreten, der Einbezug
von Konzepten und Mechanismen aus dem Bereich sozialer Organisationen
f{\"u}r die Gestaltung von Softwaresystemen sei zu diesem Zweck besonders
gut geeignet. Diese Idee hat sich insbesondere im Bereich der
Multiagentensysteme bereits auf breiter Basis durchgesetzt. Allerdings
wird das Konzept der Organisation hier vor allem als Kontext f{\"u}r die
Handlungen individueller Agenten und mithin als oberer Systemabschluss
verwendet. Ein besonderes Merkmal sozialer Organisationen ist hingegen
ihr Wesen als kollektive Akteure. Dieses Merkmal erm{\"o}glicht die
Betrachtung von gro{\ss}angelegten sozialen Organisationssystemen unter
Bezugnahme auf multiple Ebenen des organisierten Handelns. Um das
Potential der Organisationsmetapher f{\"u}r die Softwareentwicklung
umfassender ausnutzen zu k{\"o}nnen, wird in der vorliegenden Arbeit daher
einWechsel der konzeptionellen Herangehensweise von der
Agentenorientierung zur Organisationsorientierung vorgeschlagen. In
organisationsorientierten Softwaresystemen steht die Organisation als
Softwareentit{\"a}t im Mittelpunkt und weist die beiden Merkmale als
Kontext und als Akteur in Kombination auf.

Ein wichtiger Teil der Arbeit ist einer ausf{\"u}hrlichen Motivation von
organisationsorientierten Softwaresystemen gewidmet. Damit einher geht
die sorgf{\"a}ltige Identifizierung der Kernkonzepte und -mechanismen aus
dem Bereich sozialer Organisationen, die daf{\"u}r als konzeptionelle
Grundlage dienen sollen. Besonders wichtig ist dabei der
janusgesichtige Charakter von Organisationen (oder allgemeiner: von
organisierten Kollektivit{\"a}ten) in sozialen Organisationssystemen.

Die Arbeit geht nicht mit dem Anspruch einher, eine allgemeing{\"u}ltige
und verbindliche Definition von, beziehungsweise Perspektive auf
organisationsorientierte Softwaresysteme einzunehmen.  Stattdessen ist
der Hauptteil der Arbeit der Pr{\"a}sentation einer konkreten Form von
organisationsorientierten Softwaresystemen gewidmet. Es handelt sich
dabei um Multiorganisationssysteme, die als konzeptionelle Erweiterung
von (bereits organisationsorientierten) Multiagentensystemen
eingef{\"u}hrt werden. Als neuartige Entit{\"a}t wird die Organisationseinheit
eingef{\"u}hrt. Dabei handelt es sich genau um die geforderte
janusgesichtige Entit{\"a}t, die sowohl organisatorischer Kontext als auch
organisatorischer Akteur ist. Organisationseinheiten als
Basisbausteine f{\"u}hren zu einer inh{\"a}rent rekursiven Struktur von
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F{\"u}r Organisationseinheiten und Multiorganisationssysteme werden
verschiedene Modellierungstechniken vorgestellt, universelle
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dient der h{\"o}here Petrinetzformalismus der Referenznetze. Referenznetze
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(Markenspiel) mit dem h{\"o}heren Konzept der Netze in Netzen. Auf diese
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