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Integration heterogener Datenbanken am Beispiel eines Hochschul-Informationssystems

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Integration heterogener Datenbanken am Beispiel eines Hochschul-Informationssystems Thomas Kudra (HTWK Leipzig) 13. Leipziger Informatik-Tage – PowerPoint PPT presentation

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Title: Integration heterogener Datenbanken am Beispiel eines Hochschul-Informationssystems


1
Integration heterogener Datenbanken am Beispiel
eines Hochschul-Informationssystems
  • Thomas Kudraß (HTWK Leipzig)

13. Leipziger Informatik-Tage
LIT05 22.09.2005
2
Aufbau des Vortrags
  • Motivation
  • Ist-Zustand an deutschen Hochschulen
  • Wozu Integration?
  • Beispiel-Prozess Neues Wahlfach
  • Integriertes Hochschulinformationssystem
  • Allgemeine Aspekte der Integration
  • Anforderungen an ein integriertes HIS
  • IT-Systemlandschaft der Hochschule (HTWK)
  • Integration heterogener Systeme
  • Architekturansätze
  • Entwurf einer Zielarchitektur
  • Aktuelle Arbeiten und Ausblick

3
Motivation
  • am 20.09.2005
  • Akademische Servicewüste Datenchaos zwingt
    Unis in die Knie!

4
Erkenntnisse At a first Glance
  • Autonomie der Fachbereiche / Fakultäten à keine
    hochschulweiten Services (z.B. E-
    Mail-Adressen)
  • Modularisierung der Studiengänge
  • à Datenlawine Prüfungen, Zulassungsvoraus-
  • setzungen, Prüfungs- und Stundenplanung
  • IT-Strategie in Lehre Organisation erforderlich
    à Zentralisierung an der Hochschule
  • Neue Systeme
  • à Online-Services
  • à Mehr Transparenz
  • Student als Kunde (Gebührenzahler)
  • à erhöhte Anforderungen an die Organisation

5
Erfahrungen im Data Management
  • Larry English (1996)
  • 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.

6
Wozu Integration?
  • Heutige Informationssysteme gekennzeichnet durch
    Interoperabilität
  • Beispiele für Integration
  • Elektronische Patientenakte als integriertes und
    verteiltes Informationssystem
  • Integration von Enterprise Ressource Planning
    (ERP) Büro-Anwendungen
  • Projekt Mendocino SAP MS Office
  • Integration von Dokumenten- und Content
    Management Systemen
  • Enterprise Content Management (ECM)

7
Ist-Zustand an Hochschulen
  • IT-Einsatz an deutschen Hochschulen
  • Historisch gewachsene Systemumgebungen
  • Wenig integrierte Systeme
  • Unvollständige Unterstützung der
    Geschäfts-prozesse
  • Vorrangig Unterstützung organisationsspezifischer
    Aufgaben
  • Verwaltung und akademischer Bereich separat
  • Keine Standards
  • HIS weitverbreitet, aber bundesweit keine
    Standardsoftware an Hochschulen
  • Keine Dokumenten-Standards für Datenaustausch

8
Neue IT-Anforderungen an Hochschulen
  • Veränderungen im Bildungsbereich
    (Bologna-Prozess)
  • Modularisierung der Studienangebote
  • Einführung konsekutiver Studiengänge
  • Weiterentwicklung der Informationstechnologien
  • ? Anpassung und Weiterentwicklung der
    IT-Systemlandschaft
  • 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)
  • OpenSource Systeme (Stud.IP)

9
Integrierte Informationsverarbeitung
  • Beispiel Hochschul-Informationssysteme
  • (IT-Rahmenkonzept für Verwaltung und Management
    der
  • bayerischen staatlichen Universitäten vom
    Bayrischen
  • SMWFK, 2001)
  • 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
  • Läßt sich durch die Weiterentwicklung der
    bestehenden Softwaresysteme oder durch die
    Einführung eines integrierten Systems realisieren
  • Weiterentwicklung der bestehenden Systeme
    verfolgt eine objektorientierte
    (Daten)Integration der in den meisten
    Uni-Verwaltungen bereits eingesetzten operativen
    Verfahren

10
Beispiel-Szenario (Ist-Zustand) Neue
wahlobligatorische Lehrveranstaltung
Antrag beim Prüfungssausschuß
angenommen
ja
Neues Fach anlegen
PLANet
LaTex, HTML
Publikation in Vorlesungsverzeichnis
Aufnahme in Wahlfachkatalog
Word
11
Beispiel-Szenario (Ist-Zustand) - 2-
Neues Fach anlegen
HIS-POS
Neues Fach anlegen
LIPS
Einschreibung
Teilnehmerliste
Teilnehmerzahl gt n
ja
Stunden- und Raumplanung
S-PLUS
Erhebung der Teilnehmer
Teilnehmerliste
12
Beispiel-Szenario (Ist-Zustand) - 3-
Evaluierung
nein
ja
Neues Fach anlegen
Eleva
Prüfungsnoten und Teilnehmer erfassen
HIS-POS
Publikation Prüfungsnoten
Prüfungsliste
Ende
13
Perspektiven der Integration
  • E-Learning Plattform mit Portalcharakter
  • 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)

14
Benutzer und Komponenten eines Hochschul-Informati
onssystems
Ministerium
Hochschule
Management Information System (MIS)
Hochschulen
Kooperations- partner
Studenten
Student Relationship Management (SRM)
Information Management
Supply Chain Management (SCM)
Weiterbildungs- teilnehmer
Unternehmen
Employee Relationship Management (ERM)
Mitarbeiter
Professoren
Beschäftigte
15
Allgemeine Aspekte der Integration
  • Beispiel E-Learning
  • Integration aller Teilsysteme erforderlich
  • Probleme
  • 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

16
Anforderungen
  • Kommunikation
  • 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)
  • In E-Learning System
  • Broschüre (PDF-Format)
  • Online Auftritt des Fachbereichs
  • HTML-Datendarstellung in kommerziellen Systemen?

17
Anforderungen (2)
  • Selbstbedienungsfunktion
  • z.B. Online-Einschreibung, Prüfungsanmeldung
  • Definition plattformunabhängiger Schnittstelle
  • Verknüpfung heterogener Datenbanken zur
    Informationsgewinnung
  • Beispiel individuelle Stundenpläne
    Einschreibedaten (HIS) Stundenplan (S-PLUS)
  • Auswertung und Berichtswesen
  • Von Hochschulleitung / Ministerium gefordert,
    z.B. Lehrbericht, Lehrdeputatserfassung
  • Einbeziehung digitalisierter Informationen
    (Evaluation)

18
Anforderungen (3)
  • 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
  • Single Sign-On
  • User Provisioning
  • Datenschutz
  • Personenbezogene Daten
  • Unterscheide Angebote im Intranet vs. Intranet
    (z.B. Zugriff auf Praktikumsberichte)

19
Anforderungen (4)
  • Pflege von Kooperationsbeziehungen
  • Datenbank für Praktikumsplätze
  • Datenbanken für Sponsoren und Kooperationspartner
    / Ansprechpartner
  • Alumni-Verwaltung

20
IT-Systemlandschaft der HTWK Administrative
Systeme
  • HIS (Hochschul-Informationssystem)
  • 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)

21
Neue Anwendungen an der HTWK
  • LIPS E-Learning-System
  • Administrativer Teil auf Basis von ZODB (Zope
    Object Database)
  • Autorensystem C4K
  • Eleva Evaluierung von Lehrveranstaltungen
  • Webseiten
  • zumeist manuell gepflegt (HTML)
  • Heterogenes Erscheinungsbild
  • IMN zusätzlich etwas MySQL (z.B.
    Termin-Datenbank)
  • Projekt Hochschulwissen Online (Diplomarbeiten
    digital)
  • Digiboard
  • Smartcard-Technologie

22
Ziele der Integration heterogener Systeme
  • 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 Stunden-plänen)

23
Grundbegriffe der Integration
  • EAI Enterprise Application Integration
  • Zusammenarbeit von heterogenen Anwendungen
  • (E)II (Enterprise) Information Integration
  • Virtuelles verteiltes Datenbanksystem (vgl. Idee
    der föderierten Datenbanken)
  • Integrationsebenen
  • Integration über Oberfläche
  • Datenintegration
  • Funktionsintegration (über APIs)
  • Prozessintegration
  • Kopplungsgrade
  • Lose vs. eng gekoppelte Systeme

24
EAI-Architekturen
  • Application-to-Application
  • Bus-Architektur
  • Hub Spoke Architektur
  • Geschäftsprozesse
  • Serviceorientierte Architektur (SOA)

25
Application-to-Application (A2A) Punkt-zu-Punkt-Ve
rbindung
  • Spaghetti-Architektur Pezzini, Gartner Research

26
Bus-Architektur
  • Publish-Subscribe-Prinzip
  • Weiterleitung der Nachrichten an die Subscriber
  • Anwendung Verteilung von identischen Massendaten
  • 1 Datenlieferant - n Empfänger
  • n Datenlieferanten 1 Empfänger
  • Datenorientierte Integration
  • Sender und Empfänger verteilt lokalisiert

Services
subscribe
Service Bus
publish
27
Hub Spoke Architektur
  • Zentralistischer Ansatz
  • Hub zentrale Informationsdrehscheibe steuert
    und überwacht den Datenverkehr zwischen einzelnen
    Systemen
  • Business Rules in Workflow des Hub hinterlegt
  • Trennung von
  • systemspezifischen Konnektoren (zur Anbindung
    lokaler Systeme auf technischer Ebene)
  • Workflows (zur Abbildung der Geschäftslogik)
  • Vorteile
  • 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

28
Analyse der Geschäftsprozesse
  • Identifikation der primären Datenquellen
  • Informationssysteme in den Dezernaten und
    Fachbereichen
  • Gewinnung von Daten für andere Anwendungen
  • 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

29
Umsetzung einer SOA Prof. Abeck Computerzeitung
18/2005
30
Zielarchitektur eines Hochschul-Informationssystem
s
Kombination aus Bus und HubSpoke
Client-Applikationen (z.B. Personalisierter
Stundenplan, Lehrbericht)
Enterprise Service Bus
Services
App1 S-PLUS
XML
AV? CV
Hub Common View
App2 PLANet
XML
XML
App3 HIS
AV? CV
AV? CV
AV? CV
XML
App4 ELEVA
31
Zusammenfassung
  • Inkrementelles Vorgehen bei der Integration von
    Systemen
  • Entwicklung von Content Services Bausteine für
    Webpräsentationen
  • 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)
  • Wichtig Hochschulweite IT-Strategie

32
Aktuelle Arbeiten Ausblick
  • Prototyp Virtuelles Praktikantenamt
  • Verknüpfung mit HIS
  • Zulassungsvoraussetzungen
  • Studenten-Stammdaten
  • Verknüpfung mit NIS (Fachbereich)
  • Evaluierung von Integration Suites
  • Cache Ensemble
  • Oracle Data Hub (Bestandteil von Oracle Fusion)
  • Modellierung und Realisierung von
    Datenabgleich-Prozessen über Middleware
  • HIS lt-gt LIPS HIS lt-gt PLANet
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