Block IV - IT Grundlagen

E-Health Grundlagen | Prof. Zarnekow | Block IV

eHealth Grundlagen / VL 2 / Einführung (2)

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Agenda

Vorlesung 4: IKT-Grundlagen

1. Bedeutung von IKT im Gesundheitssektor2. IKT-Infrastruktur

1. IKT-Architekturen

2. Netzwerke

3. Anwendungssysteme

Vorlesung 5: Informationsmanagement

Vorlesung 6:Security

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1. Bedeutung von IKT

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Unternehmerische Rahmenbedingungen im digitalen Zeitalter

Quelle: Laudon/Laudon/Schoder

Auflösung von Raum und Zeit zur Erstellung und Nutzung von Informationen

Wirtschaftliche Vernetzung von Unternehmen

Technologische Vernetzung durch Telekommunikation

Soziale Vernetzung von Menschen

Vernetzung und MobilitätWeniger Hierarchie, flachere Organisationsstrukturen

Dezentralisierung, Flexibilisierung, Standortunabhängigkeit

Geringere Transaktions- und Koordinationskosten

Übertragung von Verantwortung auf Ausführende

Organisationsstrukturen

Unternehmensübergreifende Kooperation und Teamarbeit

Wissens- und informationsbasierte Marktwirtschaften

Wissensintensive Produkte- und Dienstleistungen

Wissen als zentrale produktive und strategische Ressource

Elektrifizierung von Daten und Informationen

Informationswirtschaft und Digitalisierung

Hoher Qualifizierungsbedarf der Mitarbeiter

Demographische Entwicklung / Urbanisierung

Gesundheitstourismus / 2. Gesundheitsmarkt

Patient Empowerment / Gesundheitsbewusstsein / Quantified Self /

Trends in der Gesundheitsbranche

eHealth / Ambient Assisted Living

Corporate Health / Work-Life-Balance etc.

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The ever-expanding role of IT

ZZZFinance

& Accoun-ting

OtherInfrastructure

(H/R, etc)

Technology De-velopment & Support

Primary BusinessActivities

Customer/SupplierInteractions

Customers of Customers

Internal External

Quelle: Luftmann (2012), S. 31

z.B. SAP IS-H FI/CO

z.B. SAP ERP HCM

z.B. Apple ResearchKit und CareKit

z.B. KIS Systeme

z.B. E-Procurement

z.B. Sensoren für Patienten-Monitoring via Hausarzt

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Das digitale, vernetzte Unternehmen

Einbindung verschiedener Systeme

– Technische Änderungen betreffen viele Bereiche und Kunden und Lieferanten des Unternehmens

Einsatz von Netzwerken und Internet

– E-Commerce und E-Business

Zunehmende organisatorische Flexibilität der

Unternehmen durch IKT

– Schnellere Wahrnehmung von und bessere Reaktion auf Änderungen im Markt

– Flachere Organisationshierarchien

– Massenfertigung kunden-individueller Produkte

Starker Fokus auf Geschäftsprozesse

– Optimierung und Integration

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Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen Unternehmen und IKT

Wachsende Verflechtung zwischen Strategie, Organisationsstruktur und Geschäftsprozessen des

Unternehmens und der IKT des Unternehmens

Änderungen der Strategie, Organisation und Geschäftsprozesse erfordern immer häufiger

Änderungen an der IKT

IKT eröffnet Unternehmen neue geschäftliche Potentiale

Vorhandene IKT kann Unternehmen aber auch in ihrem Handlungsspielraum einschränken

UnternehmensstrategieOrganisationsstrukturGeschäftsprozesse

Unternehmen

SoftwareHardwareNetzwerke

Informations- undKommunikationstechnik

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Warum investieren Unternehmen in IKT?

1. Effizienzsteigerungen durch die Optimierung und Integration von Prozessen2. Entwicklung neuer Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle3. Verbesserte Informationsversorgung und Entscheidungsfindung4. Verbesserung der Kunden- und Lieferantenbeziehung5. Erzielung von Wettbewerbsvorteilen6. Sicherung der Überlebensfähigkeit

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Wiederholung: Anwendungs- und Informationssysteme

Ein Anwendungssystem besteht aus den betrieblichen Aufgaben und Prozessen, die es unterstützt, der IT-Infrastruktur, der Anwendungssoftware und den Daten, die es zur Erfüllung seiner Aufgaben benötigt

Ein Informationssystem beinhaltet darüber hinaus Organisations- und Managementaspekte und ist individuell auf das Unternehmen zugeschnitten, in dem es eingesetzt wird

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Wiederholung: Ablauforganisation eines Unternehmens

Quelle: Laudon; Laudon & Schoder (2010), S. 22

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Die Wertschöpfungskette eines Unternehmens nach Porter

Quelle: Laudon; Laudon & Schoder (2010), S. 116

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Beispielprozesse im Krankenhaus

• Primärprozess: Pflegeplanungsprozess eines stationär eingelieferten Patienten (Analyse des

Patienten, Festlegung der Zielwerte, Maßnahmenplanung, Dokumentation & Beobachtung,

Analyse und Anpassung der Maßnahmen, Entlassung des Patienten)

• Sekundärprozess: Einstellung von Pflegekräften (Bedarfsanalyse, Ausschreibung,

Bewerberverwaltung, Bewerberselektion, Einstellung)

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• Management im funktionalen Sinn, d.h. Beschreibung der Prozesse und Funktionen, die in arbeitsteiligen Organisationen notwendig werden, wie Planung, Organisation, Führung, Kontrolle (managerial functions approach)

• Management im institutionalen Sinn, d.h. Beschreibung der Personen (-gruppen), die Managementaufgaben wahrnehmen, ihrer Tätigkeiten und Rollen (managerialroles approach)

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Management im funktionalen und institutionalen Sinn

Planen

Umsetzen

EntscheidenKontrolle

Quelle: Staehle (1999)

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2. IKT-Infrastruktur

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Bestandteile der IKT-Infrastuktur Die IKT-Infrastruktur bildet das Fundament für die Nutzung der betrieblichen

Informationssysteme Die IKT-Infrastruktur umfasst

Hardware-, Netzwerk- und Softwarekomponenten,

bauliche Einrichtungen wie Gebäude, Verkabelung und der Sicherheitstechnik und Management dieser Infrastruktur.

Bild: Lemke/Brenner

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Basis-Elemente der IKT-Infrastruktur eines Unternehmens

Quelle: Laudon/Laudon/Schoder (2010), S. 226

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2.1 IKT-Architekturen

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Großrechner (Mainframe) Architektur

Ein Großrechner (engl. Mainframe, Host) ist ein komplexes und

leistungsstarkes Computersystem, das weit über die

Kapazitäten eines Personal Computers und meist auch über die

der typischen Serversysteme hinausgeht.

Typische Einsatzgebiete sind die hochzuverlässige Verarbeitung

von Massendaten (z. B. Kundendaten von Versicherungen),

Massentransaktionssysteme (z. B. Flugbuchungssysteme,

Geldautomaten) oder unternehmenskritischen Daten (z. B.

ERP-Systeme).

Sie treten wieder in den Vordergrund im Rahmen von Server-

Konsolidierungsmaßnahmen und Cloud-Computing.

Er kann im Online-Betrieb (Time Sharing) oder im Batch-

Betrieb genutzt werden.

Die Benutzer erhalten beim Online-Betrieb Zugang zum

Großrechner über Terminals oder Terminalemulationen.Bild: Hilber, Wikipedia

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Client-Server Architektur

Die Client-Server Architektur beschreibt eine Möglichkeit, Aufgaben und Dienstleistungen

innerhalb eines Netzwerkes zu verteilen.

Die Aufgaben werden von Systemen und Programmen erledigt, die in Clients und Server unterteilt

werden.

Die Speicherung und der Großteil der Verarbeitung von Daten werden hierbei zentral vom Server, die Funktionalität der Benutzerschnittstelle von den einzelnenClients wahrgenommen

Ein Server stellt mehreren zugehörigen Clients die notwendigen Funktionalitäten zur Verrichtung ihrer Aufgaben in Form von abrufbaren Diensten zur Verfügung.

Quelle: Wikipedia und Fettke

Client

2. Bearbeitung

Server

1. Auftrag

3. Antwort

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Aufgabenverteilungen in Client-Server ArchitekturenDarstellungs-, Anwendungs- und Datenmanagementaufgaben einer Anwendungkönnen unterschiedlich auf Client und Server verteilt werden

Quelle: in Anlehnung an Laudon/Laudon/Schoder

Daten-management

Anwendungs-logik

Darstellungs-schicht

Server

Anwendungs-logik

Client

Daten-management

Anwendungs-logik

Darstellungs-schicht

Server

Darstellungs-schicht

Client

Daten-management

Anwendungs-logik

Darstellungs-schicht

Server

Daten-management

Client

Daten-management

Darstellungs-schicht

Server

Anwendungs-logik

Client

Daten-management

Anwendungs-logik

Server

Darstellungs-schicht

Client

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Three Tier Architektur Ein Web-Server nimmt Anfragen entgegen,

identifiziert die entsprechende Seite auf dem

Dateisystem, generiert die Seite unter

Umständen dynamisch und überträgt sie an

den anfordernden Client.

Ein Applikationsserver stellt die

Anwendungslogik bereit, die für die Anbindung

an das Back-End-System zuständig ist und auf

die die Präsentationsschicht zugreifen kann.

Ein Datenbankserver verfügt über ein

Datenbankmanagementsystem (DBMS) und

einen Datenbestand. Der Zugriff erfolgt mittels

einer Abfragesprache über eine standardisierte

Schnittstelle.

Datenbankserver(RDBMS)

SAP-Applikationsserver

………

………

………

Datenbank-schicht

Applikations-schicht

Präsentations-schicht

RDBMSRFCBAPIIDoc

SAPGUI

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Web-Service ArchitekturenDie Architektur für Webservices weist drei Schichten auf:

Die grundlegendste Schicht besteht

aus Software-Standards und

Kommunikationsprotokollen, die es

unterschiedlichen Systemen

ermöglichen, miteinander zu

kommunizieren.

Die Mittelschicht ist ein Servicenetz,

wobei spezielle Einrichtungen wichtige

Services und Tools bereitstellen.

Die dritte Schicht besteht aus

Anwendungsservices, die

allgemeine Geschäftsprozesse

unterstützen. Quelle: in Anlehnung an Laudon/Laudon/Schoder

3. Schicht: Anwendungs-Services

Anwendungs-service 1

1. Schicht: Standards und Protokolle

Anwendungs-service 2

Anwendungs-service n

2. Schicht: Service-Netz

Gemeinsam genutzte Einrichtungen

Sicherheit, Überprüfung und Einschätzung von

Drittanbieterleistung, Rechnungsstellung und

Zahlung

Service-Management-EinrichtungenBereitstellung, Überwachung, Sicherheit der

Servicequalität, Synchronisierung, Konfliktauflösung

Knowledge-Management-EinrichtungenVerzeichnisse, Broker, Registries, Repositories,

Datentransformation

Transport-Management-EinrichtungenNachrichtenwarteschlangen, Filter, Zähler, Über-

wachung, Routing, Ressourcen-Zusammenstellung

SoftwarestandardsWSDL (Web Services Description

Language)UDDI (Universal Description,

Discovery, and Integration)XML (Extensible Markup Language)

KommunikationsprotokolleSOAP (Simple Object Access

Protocol)HTTP (Hypertext Transfer Protocol)TCP/IP (Transmission Control

Protocol/Internet Protocol)

Web

-Ser

vice

s

….

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Merkmale des Cloud Computing (nach NIST)

Quelle: National Institute of Standards and Technology (NIST)

Selbstbedienung (On-demand Self Service)Der Kunde kann den benötigten Cloud Service selbst zusammenstellen

und bestellen, ohne direkte physische Interaktion mit dem Anbieter.

Netzwerkzugang(Broad Network Access)

Services sind über ein Netzwerk (meist das Internet) erreichbar, der

Zugriff (meist über einen Web-browser) ist über unterschiedliche

Plattformen möglich.

Ressourcenpool(Shared Resource Pool)

Der Anbieter verwendet einen gemeinsamen Ressourcenpool aus multimandantenfähigen, virtualisierten Ressourcen, die bedarfsgerecht

dynamisch zugeteilt werden.

Hohe Skalierbarkeit(Rapid Elasticity)

Ressourcen können nach Bedarf nach oben oder unten skaliert werden.

NutzungsgerechteAbrechnung

(Measured Service)Die Ressourcennutzung wird

gemessen und kann verbrauchsabhängig

abgerechnet werden.

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Cloud Service-Ebenen

Software as a Service (SaaS)

Platform as a Service (PaaS)

Infrastructure as a Service (IaaS)

Bereitstellung von Rechen-, Speicher- und

Netzwerkleistung auf virtualisierten Systemen

Bereitstellung von Plattformdiensten, wie Entwicklungsplattformen,Entwicklungswerkzeugen oder Datenbanksystemen

Bereitstellung von kompletten

Anwendungssystemen

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Bereitstellungsmodelle im Cloud Computing

Offenes Netzwerk, auf Infrastrukturen des Internets

Halboffenes Netzwerk (mit

Anbindung zum Internet)

Geschlossenes Netzwerk

(Internet), auf Infrastrukturen

mehrerer Beteiligter

Geschlossenes Netzwerk

(Intranet), auf Infrastruktur

eines externen Anbieters

Geschlossenes Netzwerk

(Intranet), auf Infrastruktur des eigenen

Unternehmens

Private Cloud

Corporate Cloud

Community Cloud

Public Cloud

Hybrid Cloud

Abnehmende Sicherheit

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Beispiel für Cloud Computing im Gesundheitssektor – Das TRESOR Projekt (TRusted Ecosystem forStandardized and Open cloud-based Resources)

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Merkmale des Cloud Computing Betriebsmodells

Hoher Administrations- und

Wartungsaufwand

Hoher Implementierungsaufwand

Hohe Kapitalbindung

Geringe Ressourcen-Skalierbarkeit

Intransparente IT-Kosten

Aufwendige Release- und Updatezyklen

Cloud Computing Betriebsmodell

Variante des IT-Outsourcing (kaum

eigene IT-Infrastruktur)

Flexible und skalierbare Nutzung der

IT-Ressourcen

Schnittstellenmanagement

(Anbieter/Abnehmer)

Hohe Standardisierung

Kurze Vertragslaufzeiten

Klassisches Betriebsmodell

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Potenziale des Cloud Computing aus Anwendersicht

Skalierbarkeit (↑ und ↓): Nachfrageorientierte

Nutzung der IT-Ressourcen

Geringe Kapitalbindung: Mietmodell statt HW/SW-Kauf

Neue Geschäftsmodelle: Mietmodell, Pay Per Use

IKT On-Demand: Software, Plattform und Infrastruktur

als Service

Ortsunabhängigkeit: globale Verfügbarkeit

Ressourcen:hohe Auslastung

Kosteneinsparung Flexibilität

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Herausforderungen im Cloud Computing

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Integration vonCloud Diensten

Gewährleistung derDatensicherheit und des Datenschutzes

VeränderteEntwicklungsparadigmen

und Release Zyklen

Kontinuierliche Erlöse statt

Einmalzahlung

Strategische Herausforderung

Prozess- und Organisations-Herausforderung

IT-InfrastrukturHerausforderung

Kosteneinspar-potenzial nicht

zwangsläufig vorhanden

Globale Vernetzung vs. regionale

Gesetzgebung

Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit

Rolle derIT-Abteilung

Partner- undLieferanten/

Providermanagement

Klassische Make or BuyProblematik

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Herausforderungen des CC im Gesundheitssektor

Source: Kuo AM-H. Opportunities and Challenges of Cloud Computing to Improve Health Care Services. Eysenbach G, ed. Journal of Medical Internet Research. 2011;13(3):e67. doi:10.2196/jmir.1867.

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2.2 Netzwerke

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Die Komplexität der Kommunikationsnetzwerke nimmt zu Ein Rechnernetz ist ein Zusammenschluss

verschiedener technischer, primär selbstständiger elektronischer Systeme, der die Kommunikation der einzelnen Systeme untereinander ermöglicht.

Ziel ist hierbei meist die gemeinsame Nutzung von Ressourcen wie Netzwerkdruckern, Servern, Mediendateien und Datenbanken.

Entsprechend ihrer regionalen Ausdehnung unterscheidet man:

Local Area Networks (LAN)

Metropolitan Area Networks (MAN)

Wide Area Networks (WAN)

Die Kommunikation erfolgt mit Hilfe verschiedener Protokolle, die mit dem ISO/OSI-Modell strukturiert werden können.

Internet

Switch

Fax

Drucker

ServerBüro 3

Tel 3

Tel 2

Tel 1

Büro 2

Büro 1

Server

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Die Kommunikation erfolgt heute größtenteils auf Basis der TCP/IP-Protokollfamilie

Regelt den Ablauf der Kommunikation zwischen Anwendungen

sichert den Datentransport und die fehlerfreie Kommunikation zwischen Sender

und Empfänger

Adressierung von Netzwerkkomponenten und Weiterleitung der Daten bis zum

Zielsystem

Ist zuständig für den Zugriff auf entsprechende Übertragungskanäle des

genutzten physischen Übertragungsmedium

Anwendungs-schicht

Anwendungs-schicht

Transport-schicht

Transport-schicht

Internet-schicht

Internet-schicht

Netzwerk-schicht

Netzwerk-schicht

Teilnehmer A Teilnehmer B

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Netzwerktopologie - logische Strukturierung der Datenübermittlung

Linie

Baum

Bus

VollvermaschtSternVermaschtRing

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Zentraler Zugriff auf Speicherressourcen

DAS (Direct-Attached Storage) NAS (Network-Attached Storage) SAN (Storage Area Network)

… …

DAS

File Server

… …

SANFibre

Channel Network

LAN

… …

LAN

NAS

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Drahtlose Funk-Netzwerke für Peripherie und mobile Endgeräte Verwendet werden zellbasierte Netzstandards mit verschiedenen

Mobilfunkgenerationen (2G/GSM, 2,5G, 3G/UMTS)

Verschiedene Technologien für unterschiedliche Reichweiten (PAN, MAN, WLAN, WiMAX, RFID, …)

Quelle: dsl-ratgeber.de

…

Bluetooth-Netzwerk (PAN)

PC

…

PC

…

@

Splitter

Netzteil 220 V

Telefon

Laptop

WLAN-Router mit DSL-Modem

Drahtloses lokales Netzwerk (WLAN)

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Aufbau eines virtuellen, privaten Netzwerks (VPN) über das Internet

Quelle: rrze.fau.de

Ein VPN ist eine sichere, verschlüsselte „Tunnel“-Verbindung zwischen zwei Punkten in einem öffentlichen Netzwerk, um z. B. sensible Unternehmensdaten zu übertragen.

Ein VPN stellt eine kostengünstige Alternative zu privaten WAN-Netzwerken dar.

Internet

…

…

Verschlüsselte VerbindungInternes Netzwerk

VPN-Gateway

Firewall

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2.3 Anwendungssysteme

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Anwendungssysteme nach dem Verwendungszweck

Funktionsbereiche des Unternehmens

Beschaffung Produktion Vertrieb Finanzen

operativeEbene

Management-ebene

Top-Management-

Ebene

operativeSysteme

Management-informations-

systeme (MIS)

Entscheidungs-unterstützungs-systeme (EUS)

Führungs-unterstützungs-systeme (FÜS)

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Anwendungssysteme aus funktionaler Sicht

Vertriebsunterstützungssysteme, z.B.

Auftragsbearbeitung

Preisanalyse

Umsatztrendvorhersage

Fertigungs- und Produktionssysteme, z.B.

Warenwirtschaftssystem

Produktionsplanung

Produktionsstandortwahl

Finanz- und Buchhaltungssysteme, z.B.

Debitoren

Budgetierung

Gewinnplanung

Systeme für das Personalwesen, z.B.

Schulung und Entwicklung

Arbeitskostenanalyse

Personalplanung

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Zusammenspiel von Managementinformationssystemenund operativen Systemen

Quelle: in Anlehnung an Laudon/Laudon/Schoder

MIS

Berichte Manager

Produktions-daten

Buchhaltungs-daten

Auftragsdaten

Auftragsbearbeitungs-system

Materialbedarfs-planungssystem

Buchhaltungssystem

UmsatzdatenProduktions-kosten pro

Einheit

Lager-bestands-

daten

KostendatenMIS

-D

ate

nb

anke

nO

pe

rativ

e S

yste

me

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Seite 42

Integrierte betriebliche Informationssysteme

Supply Chain Management (SCM)-Systeme für die vorgelagerte Wertschöpfung

Enterprise Resource Planning (ERP)-Systeme für die eigentliche, interne Wertschöpfung

Customer Relationship Management (CRM)-Systeme für die nachgelagerte Wertschöpfung

ERP System CRM SystemSCM System

Lieferanten Interne Sicht Kunden

Bild: in Anlehnung an Lemke/Brenner

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Architektur von ERP-Systemen

ERP-Systeme bestehen aus verschiedenen integrierten Teilsystemen und einer zentralen Datenbank,

Unter Datenintegration versteht man das

Zusammenführen von Informationen aus

verschiedenen Datenbeständen und

unterschiedlichen Datenstrukturen in eine

gemeinsame einheitliche Datenstruktur.

Ziel der Datenintegration ist die Schaffung eines einheitlichen, unternehmensweiten Datenmodells, auf das die verschiedenen Funktionsbereiche zurückgreifen können.

ProduktionPersonal

(HR)

Finanzen / Rechnungs-

wesen

Vertrieb / Marketing

zentraleDatenbank

Quelle: in Anlehnung an Laudon/Laudon/Schoder

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ERP im Gesundheitswesen - „i.s.h.med“ (SAP & Siemens)

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