Motivationen und Kontraste der Design Science Theorien - Die Wurzeln des Design Science Research

Motivation: 

Walls et al. 1992 bildet die Grundsätze zu der Entwicklung einer Design Theorie im Bereich der Informationswissenschaften. Als Motivation griff Walls et al. bereits vorhandene Theorien aus anderen Disziplinen, wie der Physik oder der Psychologie auf und wollten eine Theorie auf ihrem Wissensgebiet entwickeln.1

Viele weitere Autoren und Wissenschaftler nehmen Bezug auf seine Theorie. Somit dient die Theorie für viele Modelle im Bereich des Design Science Research als Grundlage.3

Markus et al. 2002 entwickelten eine Design Theorie für emergente Wissensprozesse, wobei sie sich auf die Design Theorie von Walls et al. bezogen. Sie sahen speziellen Handlungsbedarf für emergente Wissensprozesse, da diese speziellen Anforderungen unterliegen und einen hohen Grad an Kreativität und Flexibilität benötigen. Im Allgemeinen müssen die Anforderungen an Systeme so gestaltet sein, dass diese dynamisch und lernfähig sind.2

Anknüpfend hat Walls et al. im Jahre 2004 eine Analyse der Design Theorie von 1992 durchgeführt. Hierbei wollten sie herausfinden, ob und welchen Nutzen ihre Theorie bis zu diesem Zeitpunkt hatte.3

Baskerville und Pries-Heje haben im Jahr 2010 versucht die Design Theorie erklärender zu gestalten. Dabei nehmen sie ebenfalls Bezug auf Walls et al., arbeiten jedoch heraus, dass grundlegend eine Anforderung gestellt wird und eine Lösungskomponente aus den Anforderungen abgeleitet wird.4

Unsere Motivation ist die Darstellung der einzelnen Theorien der Autoren, insbesondere die einzelnen Schritte bei der Vorgehensweise, sowie deren Unterschiede. Die Theorien werden dabei vergleichend an Hand eines Beispiels aus der Softwareentwicklung gegenübergestellt. Ebenfalls erfolgt eine kritische Stellungnahme und  die Bedeutung für die Wirtschaftsinformatik wird verdeutlicht.

Zentrale Untersuchungsergebnisse: 

Building an Information System Design Theory for Vigilant EIS

 

Abbildung 1

Abbildung 1: Komponenten einer Informationsystem Design Theorie.

 

Die Motivation der Autoren liegt wie bereits oben erwähnt in der Entwicklung einer Design Theorie für Informationssysteme. Dabei unterscheiden Walls et al. zunächst zwischen Produkt und dem dazugehörigen Prozess. Um das Produkt zu designen werden folgende Schritte durchgeführt. Auf Basis von Kern Theorien, Modellen aus der Natur- oder Sozialwissenschaft, werden die Meta Anforderungen beschrieben.

Der Begriff Meta beschreibt, dass eine Klasse von Anforderungen in den Fokus gesetzt wird, somit handelt es sich um eine übergeordnete Klassifizierung der Anforderungen. Es soll nicht speziell auf ein Problem fokussiert werden, sondern ein breites Feld adressiert werden.

Das Meta- Design beschreibt eine Menge von möglichen Artefakten, die entsprechend so designed werden, dass alle Anforderungen an das Artefakt erfüllt werden. In der letzten Phase steht das Testen des Design Produkts. Hier wird geprüft, ob das Design den Anforderungen entspricht. Sollte in einer Phase eine Diskrepanz zur vorherigen Phase festgestellt werden, so kann der Prozess iterativ wiederholt werden.

Bei dem Design Prozess steht die Herangehensweise im Vordergrund. Ebenfalls fußt es auf den Kerntheorien. In der darauffolgenden Phase, der Design Methode, wird auf der Basis der Kerntheorien und der Meta- Anforderungen aus dem Design Produkt die Methode abgeleitet. Ziel ist es die Prozeduren festzulegen, um ein Artefakt zu erzeugen. Ebenfalls wird in der letzten Phase der Designprozess getestet, ob dieser den Anforderungen entspricht.1

Im Sinn unserer Motivation ist dieses Modell auf Grund seiner zeitlichen Erscheinung (1992) und seiner Abstraktheit durch die Meta-Elemente für weitere Design Theorien als Grundlage zu sehen und nicht nur auf den Bereich der Management Software (EIS) zu beschränken.

Die Phasen sind von uns farblich hervorgehoben worden. Dadurch werden ähnliche Phasen gruppiert und spiegeln, gegenüber den anderen Theorien, die Gemeinsamkeiten der einzelnen Theorien wieder. Entsprechend bedeutet ein Fehlen einer farblichen Markierung, dass diese Phase in der Theorie nicht explizit vorhanden ist.

 

A Design Theory for Systems that Support Emergent Knowledge Processes

Der Artikel „A Design Theory for Systems that Support Emergent Knowledge Processes“ von Markus et al. wurde im Jahr 2002 verfasst und beschäftigt sich mit der Erstellung einer Design Theorie für emergente Wissensprozesse (EKP). Als emergente Wissensprozesse werden Prozesse der Entwicklung neuer Produkte, der Strategieentwicklung und des Organisationsdesigns bezeichnet. Diese bringen oftmals unvorhersehbare Handlungen, Überlegungen, sowie problematische Interpretationen mit sich. Einige Beispiele für EKPs sind Grundlagenforschung, Organisationsdesign, Entwicklung neuer Produkte und strategische Geschäftsplanung.

Makus et al. kennzeichnet emergente Wissensprozesse als organisatorische Aktivitätsmuster, die drei wichtige Merkmale aufweisen:

  • Emergenter Prozess von Deliberationen (Überlegungen) hat keine feste Struktur oder Sequenz;
  • Anforderungen an komplexes Wissen, das verteilt ist und sich dynamisch entwickelt;
  • Unvorhersehbarkeit in Bezug auf Rollen und Vorwissen.

Für die Entwicklung einer Design Theorie greift Markus et al. auf die Grundlagen von Walls et al. zurück, passt  und erweitert diese für emergente Wissensprozesse an.

Markus et al. hat in der Abbildung 2 die Design-Theorie für emergente Wissensprozesse dargestellt. Die einzelnen Bausteine haben Kriterien, die erfüllt werden müssen, um ein effektives EKP-Support-System entwickeln zu können. Als ersten Grundbaustein bei der Entwicklung einer Design Theorie für emergente Wissensprozesse werden Kern-Theorien benutzt um Anforderungen abzuleiten und daraus die Entwicklungsprinzipien festzulegen.2

Abbildung 2

Abbildung 2: Eine Design Theorie für Systeme die emergente Wissensprozesse unterstützen.

Vergleich zu Walls et al.

Grundsätzlich bauen Markus et. al auf die Design Theorie von Walls et. al auf, jedoch unterscheiden sie sich in den Anforderungen an das System. EKP benötigen Kreativität und Flexibilität in der Ausführung und nicht starre Handlungen, da diese zu Blockaden führen würden. Somit müssen wie in Abbildung zwei beschrieben auf besondere Anforderungen bei der Entwicklung von EKP Systemen geachtet werden. Dies ist bei der Entwicklung von EIS Systemen nicht notwendig, da diese keine sich permanent ändernden Prozesse beinhalten. Die Grundelemente: Kern- Theorie, Anforderungen, Design und Test- Hypothese finden sich dabei in beiden Modellen wieder. Dabei haben wir jeweils die gleichen Elemente mit der gleichen Farbe markiert.

Assessing Information System Design Theory in Perspective: How Useful was our 1992 Initial Rendition?

Bei diesem Artikel handelt es sich um eine Analyse der Information System Design Theorie (ISDT) von 1992. Dabei haben sich Walls et. al  von der entwickelten Design Theorie von 1992 erhofft, dass diese zur Basis im Bereich der Design Science Forschung gehören wird und von anderen Wissenschaftlern aufgegriffen und weiter entwickelt wird.  Dabei haben die gleichen Autoren ihre Theorie dahingehend analysiert ob und wie die Theorie in der Wissenschaft und Praxis eingesetzt wurde. Insgesamt haben sie 26 Artikel gefunden, die Referenzen zu ihrer Theorie aufweisen. Insbesondere sind sie dabei auch auf den von uns analysierten Artikel der emergenten Wissensprozesse eingegangen.

Bei der Analyse der 26 Paper ergaben sich hauptsächlich vier Kategorien, in denen ISDT angewandt wurde:

  • ISDT wird als ein „Mantel der theoretischen Legitimität“ benutzt um Design- Merkmale und Anforderungen einer neuen Klasse von Informationssystemen zu beschreiben
  • ISDT wird als Sprache und Framework zur Festlegung der Meta- Anforderungen genutzt für neue Klassen von Informationssystemen und wie die Instanzen gestaltet sein sollten
  • ISDT wird genutzt, um neue Erkenntnisse über die Eigenschaften einer neuen Klasse von Informationssystemen zu gewinnen
  • Die Vielfältigkeit von ISDT selbst wird durch den Gebrauch verbessert, da andere Wissenschaftler Lücken schließen können, indem sie Verbesserungen vornehmen.

Die Autoren sind der Meinung, dass  ISDT vor allem die ersten zwei Punkte betreffend genutzt wird. Punkt drei kommt nur wenige Male vor. Aus Punkt vier ziehen die Autoren den Rückschluss, dass andere der Auffassung sind ISDT müsste in einigen Punkten geändert werden, da sie Lücken aufweist. Allerdings sind die Autoren der Meinung, dass es hierfür wenig Beweise gibt.

Dennoch schlagen die Autoren vier Strategien vor wie ISDT in Zukunft nützlicher und Benutzerfreundlicher bzw. Anwendungsfreundlicher gestaltet werden kann:

  1. Articulation Strategien: Verbesserung der Darstellung von ISDT durch die Nutzung von Beispielen. Die Autoren stellten fest, dass der Artikel von 1992 für Dritte schwer verständlich war.
  2. Tool- Kit Strategien: Bereitstellung von Computer- basierten Vorlagen (Templates), eine bibiothekarische Ansammlung von Beispielen und häufig gestellten Fragen (FAQ), die den Aufbau von ISDT betreffen. Dies könnte eine effektive Möglichkeit sein bei der Anwendung von ISDT zu helfen.
  3. Augmenting the Structure of ISDT: Die Autoren erhoffen sich, dass andere IS- Forschern durch diesen Artikel motiviert werden eine Verbesserung hinsichtlich der Struktur  von ISDT zu finden. Denn ein großer Kritikpunkt ist, dass ISDT keine gute Anleitung bietet um Kerntheorien zu identifizieren.
  4. ISDT Evangelsim: Die Notwendigkeit das Wort „Design Science“ und ISDT bekannter zu machen und zu verbreiten.3

Eine Änderung der Design Theorie seitens der Forscher gab es durch diesen Artikel nicht.

Durch die Analyse der 26 Artikel wird deutlich, dass auch andere Wissenschaftler die ISDT genutzt haben. Hierunter fällt auch das bekannte Design Science Paradigma von Hevner et al., dieser referenziert in seinem Artikel auch Walls et al. Aufgrund dieser Tatsache und der Erstentwicklung einer Design Theorie im Bereich der Informationssysteme von Walls et al. lautet unser Untertitel: Die Wurzeln des Design Science Research.

Vergleich zu Walls et al.

In diesem Artikel handelt es sich um eine Analyse der Design Theorie. Diese greifen die Autoren nochmals auf, verändern diese aber nicht. Sie schlagen wie bereits im vorherigen Punkt erwähnt Verbesserungen vor, modifzieren in diesem Artikel allerdings nichts. Aus diesem Grund ist an dieser Stelle keine Abbildung notwendig.

 

Explanatory Design Theory

In dem Artikel von Baskerville und Pries-Heje wird auf die erklärende Komponente von Design Theorien eingegangen, weshalb eine bestimmte Lösung, bestimmte Komponenten enthält.

Dabei legen sie genauso wie Walls et al. zugrunde, dass Design Theorien aus einem Design Prozess und einem Design Produkt bestehen (siehe Abbildung 1). Baskerville et al. stellt fest, dass es vier Arten von Erklärungen in der Wissenschaft gibt: deduktiv, probabilistisch, funktional und genetisch. Die Design Theorien werden den funktionalen Erklärungen zugeordnet. Diese funktionieren, indem sie zeigen, warum eine Rolle oder Aktion eines Systems notwendig ist, um ein Ziel zu erreichen. Auch wird die Aussage von Simon (1996) aufgegriffen, dass es wichtig sei, die äußere Umgebung zu verstehen, um nötige Schlussfolgerungen für das System ziehen zu können. 

In der Designtheorie geht es nicht nur darum Artefakte zu bilden, um das Ziel zu erreichen, sondern auch warum Design und Artefakte entsprechende Funktionen und Merkmale benötigen. 

Weiter führen sie an, dass eine Design Theorie unvollständig ist, da eine Klasse von Designproblemen beschrieben werden und kein spezifisches Problem an sich. 

Bei der Explanatory Design Theorie liegt der Schwerpunkt in der Fähigkeit eine Reihe von Problemstellungen zu erklären.

Explanatory Design Theorie lässt sich grundsätzlich in allgemeine Anforderungen und allgemeine Komponente unterteilen. 

Die allgemeine Anforderung wiederum setzen sich aus Bedingungen und Fähigkeiten zusammen, wobei beides nicht gelichstark vorhanden sein muss.

Eine Bedingung beschreibt, das Vorhandensein von etwas.

Fähigkeiten sind Eigenschaften, die nötig sind, um die Komponente abzubilden.

Die allgemeinen Komponenten beschreiben einen Teil eines gesamten Systems.

Die Anforderungen und Komponenten stehen in direkter Abhängigkeit zueinander.

In Bezug auf die Unterstützung von emergenten Wissenprozesse (siehe Abbildung 2) lässt sich eine Explanatory Design Theorie finden, die die dualen Probleme von Wissensprozessen (wobei es sich um komplizierte menschliche Aktivitäten handelt) und dynamischen Einstellungen (Wissensprozesse müssen sich kontinuierlich ändern, um sich einem entwickelnden Kontext anzupassen). Die Anforderungen erklären warum die Design- Lösung eine schnelle iterative Benutzereinbindung unterstützt.

Dieses Model lässt sich wie folgt für emergente Wissensprozesse darstellen4

Zu den Allgemeinen Anforderungen gehören bei emergenten Wissensprozessen:

  • Entwickler müssen komplexe und verteilte Kenntnisse berücksichtigen, wenn sie entwickeln (Fähigkeit)

  • Bei emergenten Wissensprozessen fehlen spezifische Benutzerrollen (Bedingung)

  • Training ist nicht möglich bei emergenten Wissensprozessen (Bedingung)

  • Es gibt eine begrenzte Motivation emergente Wissensprozesse zu verwenden (Bedingung)

  • Ein sich dynamisch verändernder Deliberations- und Tradeoff-Prozess kann nicht strukturiert werden (Bedingung)

Allgemeine Komponente bei emergenten Wissensprozessen:

  • Kundenbindung

  • radikale Iteration
  • Offline-Aktion

  • Wissensintegration

  • dialektischer Entwicklungsprozess

  • Komponentisierung

Abbildung 3: Unterstützende emergente Wissensprozesse (Markus et al. 2002) - als eine Explenatory Design Theroie.

Vergleich zu Walls et al.

Eine weniger umfangreiche Darstellung wie Design Theorie für emergente Wissensprozesse erklärend ist zeigt Abbildung 3. Dabei haben wir die Anforderungen orange hinterlegt, da dies deckungsgleich zu den Meta- Anforderungen aus der Design Theorie von Walls et al. von 1992 ist. Die allgemeinen Komponenten sind gelb hinterlegt, da diese zur Lösung der gestellten Anforderungen beitragen. Somit entsprechen diese Lösungskomponenten dem Meta- Design bei der Design Theorie von Walls et al. von 1992.

 

 

 

 

 

Beispiel zur Veranschaulichung: 

 

Ein Beispiel für eine Design Theroy in der Wirtschaftsinformatik, ist das Thema Radio-Frequency Identification (RFID) in Krankenhäusern. In der Explanatory Design Theory wird erklärt warum eine bestimmte Lösung entsprechende Komponenten enthält. Bei den Anforderungen gibt es zum einen Fähigkeiten, die durch den Menschen erbracht werden und Bedingungen, die durch das IT System abgebildet oder verbessert werden. In diesem Beispiel sind die Anforderungen wie folgt:

  • Ärzte und das Krankenhaus müssen die korrekte Medikation verabreichen (Fähigkeit).
  • Patienten erhalten die Falsche Medikation (Bedingung).
  • Patienten Identifikation und Standortbestimmung ist nicht ausreichend (Bedingung) und der Bestand an Medikamenten ist ineffizient und ungenau (Bedingung).

Diese Anforderungen lassen sich durch die entsprechenden Komponenten lösen und abbilden. Da wären die Datenerfassung im Front End System, ein Datenerfassungssystem, Prozessmodule, eine Workflow Engine, Applikationsschicht, RFID Lesegeräte, Terminals, Applikations- und Datenbankserver, Patientenarmband und eine Markierung der Medikamente. Anhand dieser Anforderungen und Komponenten kann nun ein entsprechendes System entwickelt werden.

 

Bedeutung für Wissenschaft und Praxis: 

 

  • Design Theorie benötigt im Kern zwei Komponenten:
    • Design- Anforderung
    • Lösungskomponente
  • Design Science ist wichtiger Bestandteil der Wirtschaftsinformatik, da die Artefaktentwicklung ein zentrales Thema der Wirtschaftsinformatik darstellt  .
  • IS-Design-Theorien machen den Design-Prozess für Entwickler entwicklungsfähiger, indem sie ihre Aufmerksamkeit fokussieren und ihre Optionen einschränken, wodurch die Entwicklungsergebnisse verbessert werden. Darüber hinaus informieren IS-Designtheorien die Forscher, indem sie testbare Forschungshypothesen vorschlagen.
  • Die aufgestellte Design Theorie wird in die Wissensbasis der IS aufgenommen und kann im Weiteren von Wissenschaftlern modifiziert und erweitert werden.
  • Ausblick: Es wäre sinnvoll Templates zu konstruieren, die jeder Zeit verändert werden könnten, um diese an die jeweilige Situation anzupassen. Dadurch könnten Zeit und Kosten eingespart werden.

 

 

 

 

 

 

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