Dynamische Prozesse Und Deren Abbildung Auf Ausführbare .

Dynamische Prozesse und derenAbbildung auf ausführbareWorkflowsAndreas Hoheisel,Michael Fellmann,Thorsten DollmannIWi Institut fürWirtschaftsinformatikim DFKI Saarbrücken

Überblick– Einführung in Problemstellung und Lösungsansatz– Dynamik in der Prozessmodellierung– Dynamik in der Prozessautomatisierung– Dynamik in der Prozessausführung– FazitSeite 2

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitProzessmanagement – Unsere Vision– Top-down Anwendungsentwicklung undBottom-up Dienstekomposition Prozessmodelle nicht nur für dieAnalyse, sondern auch direkt für dieAusführung und Kontrolle verwenden „Der Prozess ist die Anwendung”– Workflow-Beschreibungen enthalten dasWissen über die Prozesse Dokumentation von Prozessmodellenund deren Ausführung Wissenstransfer– Abstrakte Workflows Gleiche Workflows aufunterschiedliche IT-Infrastrukturenabbilden, in Abhängigkeit derProblemgröße, verfügbarerRessourcen, Sicherheitseinschränkungen, etc.Lokale AusführungSOA / Grid / CloudZusammenarbeitClusterSeite 3

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitPhasen des Geschäftsprozessmanagements (BPM)Phase 1 – Prozessmodellierung: Erstellung und Analyse fachlicher Modelle von GeschäftsprozessenPhase 2 – Prozessautomatisierung (Was? Wie?): Ableiten von technischen (ausführbaren) Prozessen aus fachlichen ModellenPhase 3 – Prozessausführung und -beobachtung: Ausführung und Kontrolle der Prozesse, zum Beispiel in einer SOA, Gridoder Cloud-UmgebungStand der Technik:– Phasen sind aufeinanderfolgend, kaum Interaktion zwischen den Phasen– Inkompatible Formalismen in den einzelnen Phasenz.B. BPMN BPEL ESB– Unterschiedliche Werkzeuge,z.B. WebSphere Business Modeler Process Server Business Monitor– Verschiedene Nutzergruppen pro Phasez.B. Management Prozessarchitekt IT-SpezialistSeite 4

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitDynamik in Prozessen – MotivationBessere Unterstützung dynamischer Prozesse durch engere Verknüpfung von fachlicherModellierung und technischer Ausführung– Durchreichen von Ad-hoc-Änderungen fachlicher Prozesse(z.B. „Unterauftragnehmer insolvent“)– Schnelle Reaktionen auf Änderungen in der technischen Ebene(z.B. „Datenspeicher voll“)Fachliche Prozesse/GeschäftsprozesseTechnische Prozesse/IT-ProzesseProdukt/DienstleistungSeite 5

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitDynamik in Prozessen – UrsacheneScience-Workflows in assungProzessmodell ll)konstantvariabelProzessSeite 6

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitProblemstellung– Divergierende Modellierungsansätze Verschiedene Sprachen (EPK, BPMN, WS-BPEL, XPDL, ) Verschiedene Abstraktionsebenen von der ITFachliche Modelle: Ablauflogik (Ziele, org. Zuständigkeiten, Ressourcen, )Technische Modelle: Ablauflogik (Daten, IT-Systeme, Fehlerbehandlung, )– Divergierende Zeitpunkte der Modellierung Requirements Engineering (frühe Phasen)TrMan ans f o uerm lleation,en ztsionsnzInk undaR ed Implementierungsmodelle (späte Phasen) Keine konsistente Überführung fachlicher Modelle in ausführbareModelle gewährleistet!Seite 7

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitGewählter AnsatzUnterstützung der Dynamik von Prozessen auf allen BPM-Ebenen– Prozessmodellierung– Prozessautomatisierung– Prozessausführung und –beobachtungZiel: Bessere Verzahnung der drei BPM-Ebenen (keine Phasen sondern Ebenen)– Einheitlicher Formalismus für alle Ebenen (High-Level Petri-Netze)– Einfache, automatisierte Abbildung zwischen den Ebenen– Direkte Interaktion zwischen Modellierung, Automatisierung und Beobachtung– Bessere Abstimmung zwischen fachlichen und technischen Prozessen– Bessere Unterstützung von wissenschaftlichen Workflows (in der Regel nur eineNutzergruppe für alle drei Ebenen)Seite 8

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitProzessmodellierungSeite 9

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitDynamik in der Prozessmodellierung– Weiterhin Verwendung von etablierten Werkzeugen zur Modellierung fachlicherProzesse, z.B. ARIS Business Designer oder Enterprise Architect Ankopplung an Automatisierung und Ausführungsebene– Web-basierter Editor für direkte Modellierung in einheitlichem Formalismus ein Werkzeug von der Modellierung bis zur Ausführung– Idee: Analyse und Simulation der Auswirkungen von Änderungen in fachlichenProzessen direkt während der Modellierung– Idee: Abbildung von technischen Parametern (z.B. Ressourcenengpass) auf die Ebeneder fachlichen Prozessmodellierung EntscheidungshilfeSeite 10

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitModellierung von Prozessen mit EPKNicht sofort zubehebenderMangel– Schwerpunkt: Modellierung fachlicher Prozesse– Annotation zur Überführung in technische ProzesseMöglichkeit derMängelerfassungprüfenMangel kann vorOrt erfasstwerdenGUMangel kannnicht vor Orterfasst werdenPDA GUMängelmanagementsystem GUneuen Mangelvor Ort DVbasiert erfassenGUMangelinformationen mit ementsystem GUMangelkategorisierenGUSeite 11

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitModellierung von Prozessen mit GWorkflowDL– Schwerpunkt: Modellierung technischer Prozesse– Teilweise auch Modellierung fachlicher ProzesseSeite 12

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitGWorkflowDL 2.0 – Kurzvorstellung,nx yp1StellePlatzhalter für DatenTransitionOperation oder Sub-WorkflowEingabekanteDaten konsumierenAusgabekanteDaten erstellenLesekanteDaten lesenSchreibekanteDaten schreibenKapazitätMaximale Anzahl von MarkenBedingungBoolescher XPath-AusdruckPrioritätMarkexDaten, Referenzen, Zustand, SeiteneffekteKantenanschrift Parameternamen (Eingabe)XPath-Ausdruck (Ausgabe)Seite 13

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitModellierung von Prozessen mit GWorkflowDL–Zustand und Aktionen werden modelliert–Kontroll- und Datenfluss können modelliert werden–Einfach und ausdrucksstark (Turing-complete)–Besonders geeignet zur Beschreibung von verteilten und nebenläufigen Prozessen–Umfangreiche Theorie verfügbar–Intuitive Visualisierung möglich–Kompatibel zu internationalem Standard: ISO/IEC 15909-1–Konvertierung von anderen Prozessbeschreibungssprachen möglich (z.B. BPEL,EPML, PNML, DAGman, SCUFL, .)Seite 14

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitWeb-basierter GWorkflowDL-EditorSeite 15

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitProzessautomatisierungSeite 16

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitDynamik in der Prozessautomatisierung– Möglichst automatische Abbildung auf technische, ausführbare Prozessmodelle– Virtualisierungsschicht Formulierung von ausführbaren Prozessen unabhängig derverfügbaren Infrastruktur– Späte Bindung der Fachfunktionalitäten an AusführungskomponentenSeite 17

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung �Ich brauchediese onAbstrakter imierungder AuswahlService-InstanzenAbbildung aufRessourcenRessourcenSeite 18

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitFachlicherGeschäftsprozessFachliche ProzessbeschreibungAbbildung auftechnischenProzessAbstrakter imierungder AuswahlService-InstanzenAbbildung aufRessourcenRessourcenSeite 19

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitGewählter Ansatz– Automatische Transformation von EPK-Modellen in ausführbares Format(und zurück)– Gewählte Sprachen EPK zur fachlichen Prozessbeschreibung, da diese eine (relativ) einfache Syntaxund Semantik ähnlich Petrinetzen besitzt. GWorkflowDL (Grid Workflow Description Language) zur technischenProzessbeschreibung; basiert auf Petrinetzen, die theoretisch umfangreicherforscht sind.– Charakteristika Durchgängigkeit zwischen fachlichem und technischem Modell,vergleichsweise einfache Transformation Unterstützung hochfrequenter Prozessanpassungen Unabhängigkeit von den konkreten Ausführungstechnologien Ansatz ist nicht an Web Services gebunden Berücksichtigung von Lastausgleich und Skalierung bei derVerteilung der Prozesse auf IT-Ressourcen Eignung für Grid- und Cloud-PlattformenSeite 20

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitTransformation der Knoten eines EPK-GraphenSeite 21

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitTransformation der Kanten eines EPK-GraphenSeite 22

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitTransformationsBeispiel Seite 23

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitTransformationsBeispiel 2Seite 24

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitImplementierung der Transformation mit XSLTBeispiel: Transformation eines EPK-Ereignisses !-- convert event to wf:place -- xsl:template match "event" xsl:element name "place"namespace "http://www.gridworkflow.org/gworkflowdl" xsl:attribute name "ID" p xsl:value-of select "@id"/ /xsl:attribute xsl:apply-templates select "name"/ xsl:apply-templates select "graphics/position"/ xsl:apply-templates select "attribute"/ !-- convert token attribute to token -- xsl:for-each select "(attribute[@typeRef 'control.token'] attribute[@typeRef 'workflowStart'] syntaxInfo[@implicitType 'startEvent'])[1]" xsl:element name "token"namespace "http://www.gridworkflow.org/gworkflowdl" xsl:element name "control“name-space "http://www.gridworkflow.org/gworkflowdl" true /xsl:element /xsl:element /xsl:for-each /xsl:element /xsl:template Seite 25

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitProzessausführungSeite 26

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitDynamik in der Prozessausführung und -beobachtung– Mechanismen der Lastverteilung und dynamischen Ressourcenverteilung– Zeitnahe Ressourcenüberwachung– Flexible Ressourcenplanung– Fehlertolerante AusführungSeite 27

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitRessourcenüberwachungUserWeb ServiceWeb ServiceMetaSchedulerD-GRDLWeb GRDLD-GRDLXQueryWeb st XMLDB D-GRDL D-GRDLXQuery D-GRDL D-GRDL eUpdaterWeb ServicesD-GRDLXQueryWeb ResourceUpdaterHostPBSSeite 28

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitRessourcenplanung und Scheduling–Ressourcen sind dynamisch: Ressourcen können ausfallen, neue Ressourcen können hinzukommen und aktive Ressourcen können jederzeit entfernt werden Erstellung abstrakter Workflows, die unabhängig von der Infrastruktur sind Diese abstrakten Workflows werden dann zur Laufzeit auf die verfügbarenRessourcen abgebildet Verwendung von Fehlertoleranzmechanismen, falls Ressourcen während derLaufzeit ausfallen (z.B. Wiederholung der Aktivität auf anderer Ressource)Seite 29

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitAlgorithmus zur Ausführung von WorkflowsAnalysiereAnalysiere WorkflowWorkflowVerfeinereVerfeinere heduler,Scheduler, n?vorhanden?NeinWorkflowWorkflow beendenbeendenJaPrüfePrüfe ?abstrakt?NeinSperreSperre MarkenMarken undund startestarte n/nebenläufigWennWenn AktivitätAktivität beendet:beendet: führeführe TransitionTransition ausausentferneentferne EingabemarkenEingabemarken undund erzeugeerzeuge AusgabemarkenAusgabemarkenSeite 30

ProzessüberwachungSeite 31

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitAblaufdiagrammimpliziteFehlertoleranz(Quelle: Schulz, 2007)Seite 32

Einführung Modellierung Automatisierung Ausführung FazitBeispiel für explizit modellierte FehlertoleranzWorkflow ohneFehlertoleranzWorkflow mit Fehlertoleranz: Starten eines Lizenzservers fallsFehler „147“ auftritt und Wiederholung der AktivitätSeite 33