Prozessbeziehungen: Wie zusammenhängende Abläufe sichtbar werden

Eine Verbindung braucht mehr als zwei Kennungen

Der Beitrag verwendet Prozessbeziehungen als Arbeitsbegriff für fachliche Zuordnungen innerhalb konkreter Ausführungen. Zur Bewertung gehören Beziehungsart, Herkunft und gegebenenfalls zeitliche Geltung.

Ein richtiges Ergebnis ist mit der falschen Probe verbunden

In einem fiktiven Laborvorgang enthält Ergebnis R-08 einen korrekt übertragenen Messwert. Bei der Zuordnung wurde jedoch Probe P-31 gewählt, obwohl die zugehörige Dokumentation P-13 ausweist. Beide Kennungen existieren. Eine Prüfung lediglich auf gültige Kennungen würde den Fehler daher nicht erkennen.

Die Untersuchung verfolgt den Bezug vom Ergebnis zur tatsächlich untersuchten Probe und zu deren Herkunftsobjekt. Anschließend wird die Zuordnung kontrolliert berichtigt. Die ursprüngliche Verbindung, der Beleg für die Berichtigung und der neue Bezug bleiben unterscheidbar.

Nun ist zu ermitteln, welche Berichte oder Entscheidungen bereits die falsche Verbindung verwendet haben. Die Korrektur der Beziehung bewertet diese Folgen nicht automatisch. Bis zur jeweiligen Untersuchung bleiben sie als offen beziehungsweise prüfbedürftig erkennbar.

Beziehungsqualität ist eigenständige Datenqualität

Für Beziehungen sind eigene Qualitätsfragen erforderlich:

• Sind beide Endpunkte eindeutig identifiziert?
• Ist die Beziehungsart fachlich zulässig und verständlich benannt?
• Gilt die Verbindung dauerhaft oder nur in einem bestimmten Zeitraum?
• Ist ihre Herkunft aus Ausführung, Import, Regel oder manueller Zuordnung erkennbar?
• Kann eine fehlerhafte Beziehung nachvollziehbar korrigiert werden?
• Sind erwartete Mindest- und Höchstzahlen beteiligter Objekte definiert?

Solche Prüfungen können bereits während der Erfassung stattfinden. Sie sollten jedoch nicht jede fachliche Ausnahme blockieren. Wo ein ungewöhnlicher Zusammenhang zulässig sein kann, braucht es einen kontrollierten Ausnahmeweg mit Begründung und verantwortlicher Prüfung.

Neben dem Endpunkt ist die Rolle der Verbindung zu prüfen. „Probe untersucht“ und „Probe als Referenz verwendet“ können dieselbe Kennung enthalten, aber verschiedene Aussagen tragen. Die Beziehung muss den konkreten Vorgang erklären.

Welche Beziehungsarten ein Prozess tragen

Für diesen Beitrag werden sechs praktische Beziehungsgruppen unterschieden. Sie sind eine Gliederungshilfe, keine verbindliche Standardtaxonomie:

• Ereignis zu Objekt: Eine Handlung bearbeitet, erzeugt, prüft, verbraucht oder verändert ein bestimmtes Objekt.
• Objekt zu Objekt: Eine Probe stammt aus einer Charge, ein Zwischenprodukt geht in ein Endprodukt ein oder ein Dokument gilt für eine bestimmte Ausführung.
• Ereignis zu Beteiligtem: Eine Person oder ein System führt aus, prüft, bestätigt oder gibt frei.
• Ereignis zu Vorgabe: Eine Aufgabe wird unter einer bestimmten SOP-, Rezeptur- oder Modellversion ausgeführt.
• Zustand zu Ereignis: Ein gemessener oder freigegebener Zustand gilt vor oder nach einer konkreten Handlung.
• Ereignis zu Ereignis: Eine Ausführung startet, beendet, informiert oder korrigiert eine andere Ausführung.

Die Bezeichnungen sollten nicht nur technisch vorhanden, sondern fachlich kontrolliert sein. „Verbunden mit“ ist meist zu unspezifisch. Aussagen wie „verbraucht in“, „entnommen aus“, „geprüft durch“ oder „freigegeben für“ lassen erkennen, welche Rolle ein Objekt innerhalb des Vorgangs spielt.

Beziehungen zwischen Prozessen liegen auf einer anderen Ebene als Beziehungen zwischen ihren Datenobjekten. Weske beschreibt Prozessinteraktion über Nachrichtenaustausch und Abhängigkeiten, bei denen ein Prozess Ergebnisse als Eingaben für einen anderen bereitstellt.^[5] Auf das Laborbeispiel übertragen: Die Produktion übermittelt einen Prüfauftrag an das Labor und erhält ein Ergebnis zurück. Das beschreibt die Interaktion der Prozesse. Die Zuordnung „R-08 ist das Ergebnis zu P-13“ bestimmt dagegen den Gegenstand dieses Ergebnisses. Ein Auftrag kann das richtige Labor erreichen, während das zurückgegebene Ergebnis dennoch der falschen Probe zugeordnet wird; korrekte Kommunikation belegt keinen korrekten Objektbezug.

Qualifikatoren geben Beziehungen Bedeutung

OCEL 2.0 unterscheidet Ereignis–Objekt- und Objekt–Objekt-Beziehungen und erlaubt, beide durch Qualifikatoren näher zu bestimmen.^[1] Dadurch kann dasselbe Objekt in verschiedenen Rollen an einem Ereignis beteiligt sein. Bei einer Mischaufgabe kann eine Charge das Zielobjekt sein, mehrere Materiallose können als Einsatzstoffe auftreten und ein Behälter kann als verwendete Ressource verbunden sein. Bei der Chargenrückverfolgung macht es beispielsweise einen entscheidenden Unterschied, ob ein Material in einer Mischung verbraucht oder nur gemeinsam mit ihr transportiert wurde.

Qualifikatoren sind keine bloßen Beschriftungen. Sie beeinflussen, welche Pfade später sinnvoll ausgewertet werden können. Eine Analyse kann beispielsweise unterscheiden, ob ein Material nur bereitgestellt, tatsächlich verbraucht oder wegen einer Abweichung gesperrt wurde. Ebenso lässt sich trennen, ob eine Person ausführte, gegenprüfte oder freigab.

Die Qualifikation muss zum Datenmodell passen und über Zeit stabil verwendet werden. Werden gleiche Rollen unterschiedlich benannt oder unterschiedliche Rollen unter einem Sammelbegriff abgelegt, verliert der Beziehungsgraph an Aussagekraft. Kontrollierte Vokabulare, eindeutige Kennungen und dokumentierte Kardinalitäten helfen, die Bedeutung konsistent zu halten.

Zeitliche Reihenfolge und fachliche Beziehung trennen

Zeit ist für Prozessdaten unverzichtbar, aber sie erklärt nicht jede Verbindung. Zwei Ereignisse können direkt aufeinanderfolgen und dennoch unabhängig sein. Umgekehrt kann eine fachlich wichtige Beziehung über einen langen Zeitraum bestehen, etwa zwischen einer Produktionscharge und einer später entnommenen Rückstellprobe.

Für eine belastbare Einordnung sind mindestens drei Perspektiven zu unterscheiden:

1. Zeitliche Ordnung: Ein Ereignis wurde vor, nach oder gleichzeitig mit einem anderen erfasst.
2. Strukturelle Verbindung: Ereignisse beziehen sich auf dasselbe Objekt oder auf ausdrücklich miteinander verbundene Objekte.
3. Fachliche Abhängigkeit: Eine Handlung setzt ein Ergebnis voraus, erzeugt einen Folgeauftrag oder verändert den zulässigen Zustand eines Objekts.

Erst wenn die Abhängigkeit aus Vorgabe, Datenmodell oder dokumentierter Entscheidung hervorgeht, darf sie als solche interpretiert werden. Die bloße Nähe von Zeitstempeln reicht dafür nicht aus.

Wie Standards Beziehungen strukturieren

XES und OCEL adressieren unterschiedliche Datenperspektiven. XES standardisiert den Austausch klassischer Ereignisdaten mit einer fallbezogenen Struktur. OCEL erweitert die Perspektive auf mehrere Objekttypen, veränderliche Objektattribute sowie qualifizierte Beziehungen. Die IEEE Task Force beschreibt standardisierte Ereignisdaten als Voraussetzung dafür, Daten zwischen erzeugenden Informationssystemen und Analysewerkzeugen verständlich auszutauschen.^[3]

W3C PROV verfolgt einen anderen Zweck. Das domänenunabhängige Modell beschreibt unter anderem Entitäten, Aktivitäten, Agenten, Nutzung, Erzeugung, Ableitung und Verantwortlichkeit.^[4] Es eignet sich deshalb als begriffliche Grundlage für Herkunftsbeziehungen. Es ersetzt aber weder ein betriebliches Prozessmodell noch einen Process-Mining-Standard.

Ein internes Datenmodell kann sich an solchen Standards orientieren, ohne jede betriebliche Information unmittelbar in deren Austauschformat zu speichern. Wichtig ist, dass die Zuordnung dokumentiert bleibt: Welche interne Beziehung entspricht welchem standardisierten Konzept, welche Angaben sind verpflichtend, und wo existieren unternehmensspezifische Erweiterungen?

Beziehungsqualität trägt die objektübergreifende Auswertung

Object-Centric Process Mining untersucht verflochtene Objektlebenszyklen.[2] Dafür müssen die verwendeten Verbindungen fachlich stimmen. Ein größerer Beziehungsgraph würde den falschen Bezug von R-08 zu P-31 lediglich auf weitere Auswertungen übertragen.

Die Auswahl relevanter Objekttypen ist deshalb mit einer Prüfung ihrer Beziehungen zu verbinden. Mehr Kanten bedeuten nicht mehr Gewissheit. Eine vermutete Zuordnung sollte als solche erkennbar bleiben und nicht denselben Nachweisstatus wie ein bestätigter Bezug erhalten.

Welche Analysen auf Beziehungen aufbauen

Explizite Beziehungen erweitern die Fragen, die an Ereignisdaten gestellt werden können. Neben der Reihenfolge einzelner Aktivitäten werden Übergänge zwischen Objektarten, gemeinsame Ressourcen und voneinander abhängige Lebenszyklen sichtbar.

Process Discovery kann aus beobachteten Abläufen Prozessstrukturen ableiten. Werden dabei Beziehungen berücksichtigt, lassen sich nicht nur Aktivitätsfolgen, sondern auch wiederkehrende Objektinteraktionen untersuchen. Weitere Analysen können prüfen, ob erwartete Verbindungen fehlen, ob ungewöhnlich viele Objekte an einem Ereignis beteiligt sind oder ob Wartezeiten an bestimmten Übergaben entstehen.

Ein auffälliges Muster bleibt zunächst ein Analysehinweis. Es kann auf einen Erfassungsfehler, eine zulässige Sonderausführung oder ein betriebliches Problem zurückgehen. Deshalb müssen die zugrunde liegenden Ereignisse und Beziehungen bis zur ursprünglichen Ausführung prüfbar bleiben.

Fahlands Kapitel zu Event Knowledge Graphs ergänzt eine analytische Perspektive: Ereignisse lassen sich mehreren Entitäten zuordnen, sodass deren Verhalten über mehrere Dimensionen untersucht werden kann.^[6] Im Beispiel könnte ein Messereignis zur Historie der Probe P-13, des verwendeten Geräts und der ausführenden Person gehören. Das sind mehrere Sichtweisen auf dasselbe Ereignis, kein Beleg für mehrere miteinander kommunizierende Prozesse. Prozessinteraktion, Objektzuordnung und ereignisbezogene Auswertung müssen deshalb unterscheidbar bleiben, auch wenn sie teilweise dieselben Daten nutzen.

Prozessbeziehungen von verwandten Konzepten abgrenzen

• Prozessereignis: dokumentiert eine einzelne Handlung oder Beobachtung; eine Prozessbeziehung verbindet dieses Ereignis mit seinem fachlichen Umfeld.
• Prozessvariante: beschreibt einen wiederkehrenden Ablaufweg; Beziehungen erklären, welche Objekte und Rollen diesen Weg tragen.
• Knowledge Graph: organisiert Wissen als Netz aus Entitäten und Beziehungen; Prozessbeziehungen konzentrieren sich auf den Zusammenhang konkreter Ausführungen.
• Data Provenance: beschreibt Herkunft und Entstehung von Daten; Prozessbeziehungen betrachten hier die Zuordnung innerhalb konkreter Ausführungen. Beide Perspektiven können dieselben Beziehungen nutzen, etwa die Verwendung einer Entität durch eine Aktivität. Die Unterscheidung liegt im Untersuchungszweck, nicht in exklusiven Beziehungsarten.
• Korrelation: bezeichnet einen statistischen Zusammenhang; eine modellierte Prozessbeziehung ist zunächst eine fachliche oder strukturelle Zuordnung.
• Kausalität: behauptet eine Ursache-Wirkungs-Beziehung und benötigt stärkere Belege als Reihenfolge oder gemeinsame Objektzugehörigkeit.

Was Prozessbeziehungen nicht leisten

• Sie ersetzen kein Prozessmodell. Beobachtete Beziehungen erklären nicht allein, welche Verbindungen erwartet oder zulässig waren.
• Sie machen Daten nicht automatisch vollständig. Nicht erfasste Handlungen und externe Vorgänge bleiben auch im Beziehungsmodell unsichtbar.
• Sie bestimmen keine Relevanz. Welche Verbindung für eine Prüfung oder Entscheidung wichtig ist, bleibt eine fachliche Frage.
• Sie rechtfertigen keine unbegrenzte Vernetzung. Zweck, Zugriff und Aufbewahrung müssen auch bei verknüpften Daten kontrolliert bleiben.

Die richtige Kante verbindet den richtigen Vorgang

Im Probenbeispiel sind beide Kennungen gültig und der Messwert korrekt. Der Fehler liegt in ihrer Zuordnung. Eine vollständige Datenprüfung muss deshalb auch untersuchen, welche Aussage die Verbindung trägt und wodurch sie belegt ist.

Damit wird Beziehungsqualität konkret: eindeutige Endpunkte, passende Rolle, nachvollziehbare Herkunft und kontrollierte Berichtigung. Diese Eigenschaften erlauben es, einen Zusammenhang zu prüfen, bevor weitere Auswertungen auf ihm aufbauen.