Digitalisierung

Die Stufen der Digitalisierung

Im Laufe der vergangenen Jahrzehnte hat die IT in einem Unternehmen verschiedene Evolutionsstufen durchlaufen. Von der manuellen Datenverarbeitung über erste Inselsysteme, die für einen dedizierten Zweck geschaffen wurden, bis hin zu digitalen Ökosystemen. Doch nur die wenigsten Unternehmen haben diesen Prozess bisher vollständig durchlaufen, sondern stecken in Stufe der Inselsysteme oder der vernetzten Systeme fest. Einzelne Prozesse laufen sogar noch komplett manuell. Das Schlagwort Digitalisierung (auch: Digitale Transformation) ist der Prozess, der organisatorisch und technisch durchlaufen werden muss, um die Stufe der digitalen Ökosysteme zu erreichen.

Die Stufen der Digitalisierung sind nicht leicht zu erklimmen. Jede Stufe erfordert das Verständnis von anderen Technologien und gestiegene Qualifikationen an die Mitarbeiter. Dabei verändert sich vor allem folgendes:

• Die Gesamtanzahl der Mitarbeiter zur Ausführung von Prozessen nimmt ab
• Das Fachwissen verschiebt sich von den Prozess-Ausführenden zu Prozess-Designern
• Die Prozesse selbst wandeln sich von implizit gelebt zu explizit implementiert
• Der Charakter einer Anwendung wird virtueller
• Die Integration von Anwendungen wird komplexer und erfordert mehr Planung und Steuerung
• IT und  Enterprise Architektur Management wird wichtiger

Manuelle Datenverarbeitung

Vor der Einführung der elektronischen Datenverarbeitung wurde die manuelle Datenverarbeitung gelebt. Diese begann vor ca. 6.000 Jahren mit der  Einführung der Schrift als Mittel der Buchführung und hält in einigen Organisationen bis heute unter der Verwendung von Faxgeräten an.

In dieser Stufe sind die Datenverarbeitungsprozesse selten explizit ausformuliert, sondern nur durch rudimentäre Verfahrensanweisungen beschrieben. Die Ausführung der Prozesse wird von einzelnen Menschen übernommen, die zum Beispiel eine Rechnung schreiben oder eine Karteikarte mit einer Kundenadresse anlegen. Die Prozesse laufen naturgemäß sehr langsam ab, da jeder Prozessschritt menschliches Handeln benötigt und sie skalieren kaum, da für eine höhere Geschwindigkeit mehr Menschen eingesetzt werden müssen.

“Schnittstellen” existieren nur in Form von Absprachen zwischen verschiedenen Mitarbeitern und die Anzahl der Menschen, die für die Umsetzung eines Prozesses benötigt werden, ist hoch.

Inselsysteme

Nachdem die ersten Computer erfunden waren, begann einige Jahre später die elektronische Datenverarbeitung (EDV). Dabei wurden zuerst die hier erwähnten Inselsysteme seit Ende der 1960er / Anfang der 1970er Jahre eingesetzt. Diese Systeme waren vollintegrierte Rechenmaschinen, die sowohl die Hardware, wie auch die System- und Anwendungssoftware umfassten. In der IT-Architektur wird solch ein System als Monolith bezeichnet.

Das Merkmal der vollständigen Integration auf einer Maschine umfasst neben den bereits genannten Bestandteilen Hardware, System- und Anwendungssoftware auch die Daten. Auf automatisiertem Weg konnten Daten einen Monolithen nicht verlassen. Und alle Daten, die zur Durchführung eines Prozesses notwendig waren, mussten auf der Maschine gespeichert sein.

Durch die nahezu unlösbare Kopplung zwischen Hardware, Software und Daten, ist ein Monolith kaum skalierbar. Man kann das System im besten Fall mit Hardware erweitern. Stößt das an seine Grenze, bleibt aber nur das Ersetzen des Monolithen durch einen größeren.

Der Nutzen von solchen Inselsystemen lag darin, dass man erstmals einzelne Prozesse automatisiert durchführen konnte, ohne menschliche Eingriffe zu benötigen. Buchführung und Kalkulationen wurden dadurch deutlich beschleunigt.

Um Prozesse in einem Inselsystem abzubilden, mussten sie präzise formalisiert werden um sie in einem weiteren Schritt automatisieren zu können. Dieses Prinzip der Formalisierung und Automatisierung wird in den kommenden Stufen immer stärker eingesetzt. Dadurch benötigt es beim Aufbau eines solchen Systems Expertenwissen in der Fachdomäne, in der automatisiert werden soll, wie auch Expertenwissen beim Prozess der Formalisierung und Automatisierung selbst. Der Gewinn dafür liegt darin, dass zum Ausführen des Prozesses weniger Menschen benötigt werden als bei der manuellen Datenverarbeitung.

Ab dieser Stufe der elektronischen Datenverarbeitung ergibt die Betrachtung von  IT Komponenten und  IT-Plattformen erstmals Sinn. Der Monolith ist hierbei eine IT-Plattform, die aus IT-Komponenten besteht (wie Hardware, Betriebssystem, Datenbanken, Software-Bibliotheken, etc.). Auf dieser IT-Plattform laufen verschiedene  Anwendungen, die  Geschäftsprozesse abbilden. Die Anwendungen sind nicht frei in der Wahl ihrer IT-Komponenten, sondern dazu gezwungen, diejenigen zu nutzen, die ihnen der Monolith zur Verfügung stellt.

Vernetzte Systeme

Ab den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts wurden die ehemaligen Inselsysteme miteinander über Schnittstellen verbunden und bildeten somit Vernetzte Systeme. Es stellte sich heraus, dass manche Daten innerhalb eines Monolithen auch innerhalb eines anderen Monolithen gebraucht werden konnten. So sind zum Beispiel die Kundenstammdaten sowohl in einem Buchhaltungssystem von Nutzen (das die Rechnungen für einen Kunden generiert), wie auch in einem System zur Auftragsabwicklung. Daher wurden Schnittstellen zwischen den ehemaligen Inselsystemen geschaffen um diese Daten zu synchronisieren.

Die Schnittstellen und die Datenübertragungen sind in dieser Stufe sehr aufwändig und erfordern jeweils eigene Projekte. Dafür wurden einstmals disjunkte Prozesse miteinander verbunden, indem sie auf gemeinsame Daten zugreifen konnten. Der Fokus liegt hier aber nach wie vor auf den Systemen selbst.

Architektonisch werden in dieser Stufe ebenfalls Monolithen eingesetzt - allerdings nicht mehr vollständig isoliert voneinander. Etwas moderner kamen auch Client-Server Systeme zum Einsatz.

Das Prinzip der Formalisierung und Automatisierung erfordert mehr Expertenwissen als noch bei den Inselsystemen, weil der Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen und Prozessen berücksichtigt werden muss. Weiterhin sind die Anforderungen an das IT Management gestiegen, weil durch die Vernetzung von Daten und Prozessen die Komplexität der Gesamtsystemlandschaft steigt. Auf dieser Stufe ergibt der Einsatz der Disziplin  Enterprise Architektur Management erstmals Sinn.

Neben den nach wie vor noch gebräuchlichen Monolithen, die allerdings um Schnittstellen erweitert wurden, sind in dieser Evolutionsstufe vor allem Client-Server-Systeme zu finden. Für  Anwendungen und  Geschäftsprozesse gibt es hier folgende Möglichkeiten:

• Eine Anwendung kann, wie früher auf dem Monolithen, alleine auf einem Server laufen und einen Geschäftsprozess realisieren.
• Eine Anwendung kann über Client und Server verteilt werden und zusammen einen Geschäftsprozess realisieren.
• Ein Geschäftsprozess kann durch verschiedene Anwendungen auf verschiedenen Clients und Servern realisiert werden.

Digitale Ökosysteme

Mit dem Aufkommen des Service-Orientierten Architekturstils (SOA) in den 2000er Jahren und spätestens seit dem Siegeszug des  REST-Architekturmusters kurz danach, war die Ära der digitalen Ökosysteme angebrochen. Und obwohl die zu Grunde liegenden Prinzipien bereits seit 20 Jahren existieren, nimmt die Umsetzung doch erst seit Mitte der 2010er Jahre so richtig Fahrt auf. Erst musste bewiesen werden, dass diese Stufe der Digitalisierung wirklich Gewinn bringen kann. Die digitalen Ökosysteme, die seit dem entstanden sind, gehören zu den erfolgreichsten IT-Systemen, die es je gab.

Im Zentrum steht hier nicht mehr das einzelne System, sondern das Ökosystem als Ganzes. Systeme und Anwendungen sind beliebig austauschbar, so lange sie sich an die Schnittstellenvorgaben des Ökosystems halten. Typische Architekturstile für ein digitales Ökosystem sind das eingangs genannte SOA, wie auch modernere Microservices, die darauf aufbauende MACH-Architektur (Microservices, APIs, Cloud-Native, Headless) oder das umfassendere MASA (“Meshed Application and Service Architecture”). Wesentliche Komponenten des Ökosystems sind die Integrationssysteme, denen auf dieser Stufe besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muss. Organisatorisch sollten sich diese in eigenen Teams wiederfinden. Wie auf der Skizze oben zu erkennen sind, digitale Ökosysteme komplexer als alle Stufen davor, was eine solidere Planung voraussetzt um erfolgreich implementiert zu werden.

Das notwendige Expertenwissen für das Prinzip der Formalisierung und Automatisierung nimmt auf dieser Stufe weiter zu, weil ein einzelner Prozess kaum noch isoliert betrachtet werden kann, sondern immer das Zusammenspiel im Ökosystem beachtet werden muss. Der Gewinn liegt darin, dass viele Bestandteile eines neuen Prozesses evtl. gar nicht mehr implementiert werden müssen, weil sie als Komponenten des Ökosystems bereits gebrauchsfertig zur Verfügung stehen. Somit erhöht sich für das Unternehmen die Flexibilität von Prozessen sowie die Geschwindigkeit mit der neue Anwendungen umgesetzt werden können. Der Preis dafür ist die erhöhte Komplexität der IT-Landschaft, die eine solide strategische Planung erfordert.

Daher benötigt ein Unternehmen spätestens auf dieser Stufe ein starkes IT-Management inklusive einer gelebten Praxis im  Enterprise Architektur Management, das sich zum Ecosystem Architektur Management weiterentwickelt. Neben dem genannten Prinzip der Formalisierung und Automatisierung der Prozesse muss das Ökosystem selbst geplant und verwaltet werden. Macht man das nicht, entsteht ein Wildwuchs von zusammenhanglosen Integrationssystemen, die jeweils nur mit wenigen Anwendungen verknüpft sind und wirken wie Autobahnbrücken in der Landschaft ohne dass eine Straße dort hinführt. Aus diesem Grund ist es spätestens auf dieser Stufe auch unerlässlich die  Integrationsarchitektur zwischen Anwendungen zu institutionalisieren. Zum Beispiel in Form von dedizierten Teams. Die Komplexität eines digitalen Ökosystems lässt sich reduzieren, wenn man es in verschiedene Bereiche mit jeweils eigenen Regeln zur Integration unterteilt.

Ein wesentlicher Unterschied zu der Stufe davor ist, dass sich die  Anwendungen in dieser Evolutionsstufe von ihren (Host-)Systemen gelöst haben. Mehr noch - eine Anwendung ist nur noch eine virtuelle Linie um eine Gruppe von  IT-Komponente, die einen  Geschäftsprozess ausführt und somit einem  Geschäftszweck‚ dient. Daten werden in einem Digitalen Ökosystem nicht mehr zwischen verschiedenen Anwendungen synchronisiert: Jedes  Datenobjekt hat eine eindeutige Heimat - zum Beispiel in einem Service. Services oder Microservices (je nach Größe) besitzen ihre eigene Datenhaltung und -verarbeitung und kommunizieren über die Schnittstellen, die das Ökosystem vorgibt. Die wesentlichen Vorteile einer solchen Ökosystem-Architektur liegen darin, dass sich Anwendungen um neue Funktionen (in Form von Micro/Services) schnell und einfach erweitern lassen. Gleichzeitig stehen die Funktionen direkt auch anderen Anwendungen zur Verfügung. Und zusätzlich lässt sich das System sehr flexibel skalieren. Damit das alles funktioniert, ist eine gute  Integrationsarchitektur sehr wichtig.

Metaversum

Was kommt in der Digitalisierung nach den digitalen Ökosystemen? Mit Sicherheit kann man das heute nicht sagen, aber ich spekuliere mal: Die Stufe 5 wird vermutlich das Metaversum sein. Nicht im Sinne von Facebook und nicht mit Fokus auf die grafische Darstellung. Sondern im Sinne von vernetzten digitalen Ökosystemen. Digitale Ökosysteme sind heute konzeptuell wie die dedizierten Netzwerke bevor es das Internet gab. So wie das Internet mit Hilfe eines gemeinsamen Protokolls (TCP/IP) einzelne Netzwerke verbunden hat, wird das Metaversum - mit Hilfe einer eindeutigen Identität eines Nutzer und evtl. auch mit eigenen Protokollen - die verschiedenen Ökosysteme miteinander verbinden. Ein Mensch wird dann nur noch eine Identität besitzen, die er im Apple Ökosystem, im Google Ökosystem und im Ökosystem der deutschen Behörden nutzen wird. Er wird sich mit dieser Identität durchs Metaversum bewegen. Das heißt: Es ist nur eine Sache von APIs, mit Microsoft Word Online, ein Formular in der Google Cloud zu bearbeiten und es im lokalen Bauamt zur Genehmigung einzureichen. Mit der gleichen Identität mit der im lokalen Bauamt das Formular eingereicht wird, kann man sich dann in ein Online-Spiel wie Minecraft einloggen, von dort aus die Pläne seines Hauses im Bauamt abrufen und es virtuell nachbauen um Renovierungsplanungen zu machen.

Die grafische Repräsentation des Metaversums, die heute viel betont wird, wird auch kommen. Aber sie wird nicht der Kern des Metaversum sein, sondern einfach eine Evolution die mit immer stärkeren Grafikprozessoren verbunden ist. Der Kern des Metaversums werden eindeutige Identitäten und verbundene Ökosysteme sein. Darin liegt viel gesellschaftlicher, wirtschaftlicher und somit politischer Sprengstoff: In den nächsten Jahren wird ein regelrechter Kampf darüber ausgetragen werden, wer die digitalen Identitäten im Metaversum verwalten wird. Sie sind der Schlüssel. Doch meiner Meinung nach muss das langfristig eine globale, demokratische Instanz übernehmen. Etwas von einer solchen Tragweite kann nicht einem einzigen Staat oder einem Unternehmen überlassen werden. Zumal der Datenschutz hier eine besondere Herausforderung darstellt um nicht direkt den gläsernen Bürger in einem globalen Überwachungsstaat zu schaffen.

Fazit

Kaum ein Unternehmen befindet sich scharf abgegrenzt auf einer einzigen der genannten Stufen. Je älter ein Unternehmen ist, desto größer kann die Spannweite der Stufen sein, auf denen es sich befindet. Ein fortgeschrittenes Alter eines Unternehmens schließt ein modernes digitales Ökosystem nicht aus. Leider läuft auch in den 2020er-Jahren in vielen deutschen Verwaltungen nichts ohne manuelle Datenverarbeitung unter dem Einsatz von viel Papier und Faxgeräten. Dem gegenüber stehen Digitale Ökosysteme wie die Amazon Webservices oder das Apple Ökosystem, die sich in den letzten Jahren als wahre Gelddruckmaschinen herausgestellt haben.

Bei der Festlegung des eigenen Reifegrads sollte man vorsichtig sein: Eine REST-API ist zwar eine Technologie im digitalen Ökosystem, aber die REST-API selbst macht noch kein digitales Ökosystem. Es ist problemlos möglich, auch bei vernetzten Systemen REST-APIs zu verwenden. Der wesentliche Unterschied liegt nicht in der Technologie, sondern in der konzeptuellen Betrachtungsweise der IT-Landschaft. Bei den vernetzten Systemen stehen die Systeme im Mittelpunkt und Integration ist eine aufwändige Zusatzleistung. Im digitalen Ökosystem steht das Netzwerk des Ökosystems im Mittelpunkt - Integration ist dabei die Basis. Die Anwendungen und Systeme sind austauschbar.

Der Verlockung eines digitalen Ökosystems steht die schwierige Realisierbarkeit gegenüber, die durch den allgegenwärtigen Fachkräftemangel ausgebremst wird. Auch Unternehmens- und Behördenkulturen, die sich mit Veränderung schwer tun, beschleunigen nicht gerade den Wandel. Ein Unternehmen sollte “die Digitalisierung” daher nicht auf die leichte Schulter nehmen, sondern die einzelnen Schritte ausgiebig planen und auch die erforderlichen organisatorischen Veränderungen sowie die benötigten Kompetenzen und den Kulturwandel berücksichtigen. Ein einzelner API-Gateway in einer IT-Landschaft macht noch kein digitales Ökosystem.

Auch wenn viele Unternehmen und Behörden in den nächsten Jahren noch massiv damit kämpfen werden, überhaupt die Stufe 3 oder 4 zu erreichen, sollte man sich zumindest schon grob darüber Gedanken machen, wie man sich für die Stufe 5 aufstellen möchte. Nur so kann man verhindern, direkt wieder von der Welt abgehängt zu werden.