Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH) Fachbereich Informatik/Mathematik. Diplomarbeit. im Studiengang Wirtschaftsinformatik

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1 Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH) Fachbereich Informatik/Mathematik Diplomarbeit im Studiengang Wirtschaftsinformatik Thema: Untersuchung der Funktionalitäten der Business Process Execution Language (BPEL) zur Beschreibung komplexer Nachrichtentransformationen dargestellt am Beispiel von TransConnect eingereicht von: Matthias Böhm eingereicht am: Betreuer: Prof. Dr. rer. oec. habil. Uwe Wloka (HTW Dresden) Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Lehner (TU Dresden) Dipl.-Ing. oec. Jürgen Bittner (SQL GmbH)

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis... I Glossar...IV Abbildungsverzeichnis...VI Tabellenverzeichnis...IX Abkürzungsverzeichnis... X 1 Einleitung Ausgangssituation und Motivation Zielstellungen und Perspektiven der Diplomarbeit Aufbau der Diplomarbeit Grundlegende Technologien und Analyseergebnisse Unterscheidung von Integrationsformen Enterprise Application Integration (EAI) Service Oriented Architecture (SOA) XML-Sprachspezifikationen Web-Services Enterprise Service Bus (ESB) Business Process Management (BPM) TransConnect Anforderungsanalyse Das Produkt TransConnect im Überblick Istzustandsanalyse Sollanalyse und allgemeine Anforderungen Business Process Execution Language (BPEL) und deren Alternativen Entwicklung der Sprachspezifikationen WSBPEL Überblick und Ziele Struktur eines BPEL-Prozesses Ausgewählte Aspekte der Verarbeitung Spracherweiterungsvorschläge für WSBPEL BPEL for Java (BPELJ) WSBPEL Extension for people (BPEL4people) WSBPEL Extension for Sub-processes (WSBPEL-SPE) Information Integration for BPEL (II4BPEL) Produktvergleich aktueller BPEL-Implementationen Alternative Beschreibungssprachen Unified Modeling Language 2.0 (UML) Aktivitätsdiagramme Business Process Modelling Notation (BPMN) I

3 Inhaltsverzeichnis Web Service Choreography Description Language (WS-CDL) XML Process Definition Language (XPDL) ebxml Business Process Specification Schema (ebbp) Nachrichtentransformationsmodell Inhalt und Abgrenzung Anforderungen an ein Transformationsmodell Funktionale Anforderungen Nicht-Funktionale Anforderungen Definition des Message Transformation Model (MTM) Einordnung des Modells Definition des konzeptuellen Nachrichtenmodells Definition des konzeptuellen Prozessmodells Analyse und Optimierung von Transformationsprozessen Regelbasierte Analyse und Optimierung Einführung eines Kostenmodells Kostenbasierte Optimierung Beschreibung von Nachrichtentransformationen mit WSBPEL Generelle Beschreibungsansätze Beschreibung des Message Transformation Model (MTM) mit WSBPEL Beschreibung des konzeptuellen Nachrichtenmodells Beschreibung des konzeptuellen Prozessmodells Bewertung von BPEL Bewertungskriterien Bewertung aus unterschiedlichen Perspektiven Prototypische Realisierung am Beispiel von TransConnect Entwurf Architekturentwurf TransConnect 2.0 Server Datenbankentwurf TransConnect 2.0 DataStore Definition von Maßnahmen zur Qualitätssicherung Implementierung Implementierung der WorkflowProcessEngine Ausgewählte Verarbeitungsaspekte Stand der Realisierung und offene Problemstellungen Beispielszenario ETL-Prozess Einführung in das Beispielszenario Transformationsprozesse des Beispielszenarios Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung der Ergebnisse Schlussfolgerungen Ausblick II

4 Inhaltsverzeichnis Anhang A Metagrammatik von WSBPEL B Metagrammatik der internen XML-Beschreibung des MTM C Relationenmodell des TransConnect DataStore D Physischer Datenbankentwurf des TransConnect DataStore E Schemata des Beispielszenarios F WSBPEL-Transformationsprozesse des Beispielszenarios G Inhaltliche Struktur der beiliegenden DVD Literaturverzeichnis Erklärungen Erklärung über Nutzung und Verwertung Selbständigkeitserklärung III

5 Glossar Glossar Adapter Eine Software-Komponente, welche die Interoperabilität verschiedener Systeme ermöglicht. Hierbei wird zwischen Inbound- Adaptern (Interaktion vom Fremdsystem initiiert) und Outbound- Adaptern (Interaktion vom aktuellen System initiiert) unterschieden. Choreografie Instrumentierung Integration Echtzeit Enterprise Service Bus Komposition Message Transformation Model Art der Komposition, wobei die dezentrale Interaktion von Diensten mit einer nicht ausführbaren Prozessbeschreibungssprache aus einer globalen Sicht beschrieben wird. Meint die Erweiterung von Programmpfaden um zusätzliche Komponenten die der Analyse nach der Ausführung dienen. Diese, auch als Instrumentalisierung bezeichnete, Vorgehensweise kommt vor allem im Gebiet des Compilerbaus zum Einsatz. Bezeichnet die Herstellung eines Ganzen. Im übertragenen Sinne ist mit Integration also die globale Zusammenführung lokaler Systeme hinsichtlich bestimmter Integrationsobjekte mit einer festgelegten Integrationsart gemeint. Echtzeitbetrieb ist ein Betrieb eines Rechnersystems, bei dem Programme zur Verarbeitung anfallender Daten ständig derart betriebsbereit sind, dass die Verarbeitungsergebnisse innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verfügbar sind. [DIN 44300] Ein nachrichtenbasiertes und ereignisgesteuertes Middleware- System, welches durch eine Dezentralität der Infrastruktur und Zentralität der Konfiguration gekennzeichnet ist und eine, weitestgehend auf Standards basierende, Dienstorchestrierung ermöglicht. Zusammensetzung eines Dienstes aus mehreren bestehenden Diensten mit einer Prozessbeschreibungssprache. Arten der Komposition stellen die Orchestrierung und die Choreografie dar. Das MTM ist ein konzeptuelles, graphorientiertes Modell zur Beschreibung von Transformationsprozessen der komplexen Nachrichtentransformation und gliedert sich in ein Nachrichtenmodell und ein Prozessmodell. IV

6 Glossar Nachrichtentransformation Orchestrierung Process Engine Beschreibt die Transformation von Nachrichten als Spezialfall der Datentransformation, wobei zwischen elementarer (syntaktische Transformationen) und komplexer (semantische Transformationen als Folge von Prozessschritten) Nachrichtentransformation unterschieden werden muss. Art der Komposition, wobei die zentrale Interaktion von dezentralen Diensten mit einer direkt oder indirekt ausführbaren Prozessbeschreibungssprache aus einer lokalen Sicht beschrieben wird. Software-Komponente zur Erzeugung und Ausführung von Prozessinstanzen eines, mit einer Prozessbeschreibungssprache modellierten, Prozesses. Prozess Beschreibung des Prozessablaufs mit einer Prozessbeschreibungssprache. Wird synonym auch als Prozesstyp bezeichnet. Prozessbeschreibungssprache Eine derartige Sprache kann als Metamodell zur Beschreibung von teilweise automatisierten Geschäftsprozessen in Form einer Folge von Prozessschritten verstanden werden. Typische Ausprägungen solcher Sprachen sind graphische Ausdrucksformen oder XML- Schemata. Prozessinstanz Instanz eines modellierten Prozesses, die ausführbar und eineindeutig identifizierbar ist. Sofern der Begriff Prozesstyp verwendet wird, kann hier synonym der Begriff Prozess zum Einsatz kommen. Transformationsprozess Web-Service Workflow Spezifikation eines Prozesses zur Beschreibung einer komplexen Nachrichtentransformation als Menge von spezifischen Prozessschritten und funktionalen Abhängigkeiten. Web-Services sind selbstbeschreibende, gekapselte Software- Komponenten, die eine Schnittstelle anbieten, über die ihre Funktionen entfernt aufgerufen und die lose durch den Austausch von Nachrichten miteinander gekoppelt werden können. [GIEVDE] Oftmals synonym für den Begriff des Prozesses beziehungsweise des Prozesstyps verwendet. Allerdings wird hierbei ausschließlich auf IT-gestützte Realisierungen abgezielt, weshalb Prozesstyp an dieser Stelle allgemeiner ist. V

7 Abbildungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Dimensionen der Integrationsformen...7 Abbildung 2: Integrationsepochen...8 Abbildung 3: Topologien der Anwendungsintegration Abbildung 4: Erweiterte EAI-Referenzarchitektur nach [KELL02] Abbildung 5: XML Sprachspezifikationen nach [LESC04] Abbildung 6: XSL-Transformation eines XML-Dokumentes Abbildung 7: STX-Transformation eines XML-Dokumentes Abbildung 8: Abstrakter Aufbau eines Web-Service nach [SOCO06] Abbildung 9: Aufrufarchitektur von Web-Services Abbildung 10: Web-Service Protokollstapel Abbildung 11: Aufbau eines WSDL-Dokumentes Abbildung 12: Aufbau eines UDDI-Verzeichnisses Abbildung 13: Aufbau einer SOAP-Nachricht Abbildung 14: Topologie eines Enterprise Service Bus Abbildung 15: Logischer Aufbau eines Enterprise Service Bus Abbildung 16: Workflow Referenzmodell der WfMC [WFMC95] Abbildung 17: Überblick der Gesamtarchitektur von TransConnect nach [TCHB06] Abbildung 18: Teilkomponenten von TransConnect Abbildung 19: Aufbau des TransConnect-Servers Abbildung 20: Common Client Interface (CCI) nach [TCWS05] Abbildung 21: Datenmodell des TransConnect-Datastore Abbildung 22: Varianten der Web-Service-Komposition Abbildung 23: Entwicklung der Sprachspezifikationen Abbildung 24: Grundstruktur eines BPEL-Prozesses Abbildung 25: Verwaltung von BPEL-Prozessinstanzen Abbildung 26: Identifikationsmechanismus von BPEL-Prozessinstanzen Abbildung 27: Parallelverarbeitung in WSBPEL Abbildung 28: Fehlerbehandlung und Kompensation in BPEL-Prozessen Abbildung 29: Orchestrierung von Java-Komponenten Abbildung 30: Interaktionsmöglichkeiten zwischen Prozess und Aufgabe Abbildung 31: Aufrufszenarien in WSBPEL-SPE Abbildung 32: Funktionsweise der II4BPEL Data Management Activities Abbildung 33: Klassifizierung der Alternativen zu WSBPEL Abbildung 34: Ebenen der Choreografie bei WS-CDL Abbildung 35: Metamodell der XPDL-Prozessdefinition [XPDL05] Abbildung 36: Sprachkomponenten von ebxml BPSS Abbildung 37: Beliebig viele Quell- und Zielsysteme Abbildung 38: Verarbeitungsmodelle Abbildung 39: Content Based Routing Abbildung 40: Ansätze der Nachrichtengranularität Abbildung 41: Hinzufügen von Knoten VI

8 Abbildungsverzeichnis Abbildung 42: Entfernen von Knoten Abbildung 43: Alternativen der Validierung von Nachrichten Abbildung 44: Kanonisches Datenmodell Abbildung 45: Transaktionssicherheit Abbildung 46: Reduzierung des Änderungsaufwandes Abbildung 47: Adaptierte 3-Schichten-Architektur Abbildung 48: Aufbau des konzeptuellen Nachrichtenmodells Abbildung 49: Entwurfsdimensionen des Prozessmodells Abbildung 50: Art des Prozessmodells Abbildung 51: Orientierung des Prozessmodells Abbildung 52: Repräsentation des Prozessmodells Abbildung 53: Grundmodell Gerichteter Graph Abbildung 54: Zusammenhänge von Mustern anderer Quellen Abbildung 55: Vorgehensweise bei der Analyse und Optimierung Abbildung 56: Kostenaufteilung innerhalb einer MOM-Referenzarchitektur Abbildung 57: Filtern von Nachrichteninhalten Abbildung 58: Verarbeitung einer Nachrichtenmenge Abbildung 59: Überführung externer Datenrepräsentationen Abbildung 60: Elementarmuster-Ansatz Abbildung 61: Komplexmuster-Ansatz Abbildung 62: Prozess-Ansatz Abbildung 63: Dienst-Ansatz Abbildung 64: XML-Schema Darstellung einer Nachricht Abbildung 65: SWOT-Analyse WSBPEL Abbildung 66: Teilkomponenten von TransConnect Abbildung 67: Adapterspezifische Workflow-Integration Abbildung 68: Workflow zwischen MessageQueue und Outbound-Adaptern Abbildung 69: Workflow zwischen Inbound- und Outbound-Adaptern Abbildung 70: Architekturentwurf TransConnect 2.0 Server Abbildung 71: Adapterformen in TransConnect Abbildung 72: Message Konzept Abbildung 73: Entwurf WFPE: Aufbau der Core Engine Abbildung 74: Entwurf WFPE: logische Stratifizierung des Process Parser Abbildung 75: Entwurf WFPE: Aufbau des Process Parser Abbildung 76: Entwurf WFPE: Aufbau des ServiceDictionary Abbildung 77: Entwurf WFPE: Aufbau der Runtime Environment Abbildung 78: Realisierung des MTM Prozessmodells Abbildung 79: Vorgehensweise beim Datenbankentwurf Abbildung 80: TransConnect DataStore Entity Relationship Model Abbildung 81: Entwurf der TransConnect Testsuite Abbildung 82: Zustandsdiagramm der Klasse MessageDataTable Abbildung 83: Überführung von externen Daten in das interne Format Abbildung 84: Überführung des internen Formats in eine persistente Repräsentation Abbildung 85: Einsatz des NodeID-Konzeptes für den Recovery-Prozess Abbildung 86: Verteilungsaspekte in TransConnect-Clustern VII

9 Abbildungsverzeichnis Abbildung 87: Betriebswirtschaftlicher Kontext des Beispielsszenarios Abbildung 88: Systemarchitektur des Beispielszenarios Abbildung 89: Untergliederung des Beispielszenarios in Teilprozesse Abbildung 90: Transformationsprozess bs_process1_async Abbildung 91: Transformationsprozess bs_process1_sync Abbildung 92: Transformationsprozess bs_process Abbildung 93: Transformationsprozess bs_process Abbildung 94: XML-Schema Einkauf Abbildung 95: XML-Schema Vertrieb Abbildung 96: Relationenmodell CRM-DB Abbildung 97: Relationenmodell TPCH-Benchmark nach [TPCH05] Abbildung 98: WSBPEL-Transformationsprozess bs_process1_async Abbildung 99: WSBPEL-Transformationsprozess bs_process1_sync Abbildung 100: WSBPEL-Transformationsprozess bs_process Abbildung 101: WSBPEL-Transformationsprozess bs_process VIII

10 Tabellenverzeichnis Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Alternative Web-Service Protokolle nach [BIRO03] Tabelle 2: Anforderungen an TransConnect Tabelle 3: Ziele des Sprachentwurfs von WSBPEL 2.0 nach [BPEL06] Tabelle 4: Überblick BPEL-Aktivitäten Tabelle 5: Elemente eines UML 2.0 Aktivitätsdiagramms nach [UML05] Tabelle 6: Elemente eines BPMN 1.0-Diagrammes nach [BPMN06] Tabelle 7: Ebenen der Transformation nach [HOH04] Tabelle 8: ACID-Eigenschaften im Kontext der Nachrichtentransformation Tabelle 9: Musterkatalog des konzeptuellen Prozessmodells Tabelle 10: TypI-Anomalien Tabelle 11: TypII-Anomalien Tabelle 12: Abbildung der interaktionsorientierten Muster Tabelle 13: Abbildung der kontrollflussorientierten Muster Tabelle 14: Abbildung der datenflussorientierten Muster Tabelle 15: Allgemeine Bewertungskriterien von Prozessbeschreibungssprachen Tabelle 16: Einschätzung von WSBPEL Tabelle 17: Package-Grobstruktur der Workflow Process Engine Tabelle 18: Datenschemata des Beispielszenarios Tabelle 19: Hierarchische Struktur des IDOC-Typen DEBMAS05 nach [SAPIFR] 246 Tabelle 20: Inhaltliche Struktur der beiliegenden DVD IX

11 Abkürzungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis ACID ALE ANSI BLOB BMI BPEL BPEL4people BPEL4SQL BPEL4WS BPELJ BPMN BPM CCI CLOB CMS CORBA CPA CPP CSV DAO DBMS DCOM DDL DMA DML DOM DTD EAI ebxml BPSS EDA Atomicity Consistency Integrity Durability Application Link Enable American National Standards Institution Binary Large Object Business Modeling & Integration (BMI) Domain Task Force (DTF) Business Process Execution Language BPEL Extension for people BPEL Extension for SQL Business Process Execution Language for Web Services BPEL for Java Business Process Modeling Notation Business Process Management Common Client Interface Character Large Object Content Management System Common Object Request Broker Architecture Collaboration Protocol Agreement Collaboration Protocol Profile Colon Separated Values Data Access Objects Datenbank Management System Distributed Component Object Model Data Description Language Data Management Activity Data Manipulation Language Document Object Model Document Type Definition Enterprise Application Integration Electronic Business using XML Business Process Specification Schema Enterprise Data Access X

12 Abkürzungsverzeichnis EJB ERM ERP ESB ESQL ETL FXT GTL HTTP IDE IDL II4BPEL IMA JDBC J2EE JCA JMS JSR JUDDI JVM MAD MDR MMDBMS MTM OASIS ODS OEM OMG QoS RDBMS RM RMI SAP XI Enterprise Java Bean Entity Relationship Model Enterprise Resource Planning Enterprise Service Bus Extended Structured Query Language Extraction Transformation Loading Functional XML Transformation Generic Template Language HyperText Transfer Protocol Integrated Development Environment Interface Definition Language Information Integration for BPEL Inbound Message Actitvity Java DataBase Connectivity Java 2 Enterprise Edition Java Connector Architecture Java Message Services Java Specification Request Java Universal Description, Discovery and Integration Java Virtual Machine Molekül-Atom-Datenmodell MetaData Repository Main Memory DBMS Message Transformation Model Organization for the Advancement of Structured Information Standards Opertional DataStore Object Exchange Model Object Management Group Quality of Service Relational DataBase Management System Relationenmodell Remote Method Invocation SAP exchange Infrastructure XI

13 Abkürzungsverzeichnis SAX SDL SGML SOA SOAP SQL STX SWOT TPC-H UDDI UDT UML UN/CEFACT URI VDB W3C WAPI WfMC WFMS WFPE WS-CAF WS-CDL WSBPEL WSBPEL-SPE WSDL WSFL WSIL XLANG XML XPDL XSL-FO XSLT YAT Simple API for XML Data Storage Definition Language Standard Generalized Markup Language Service Oriented Architecture Simple Object Access Protocol Structured Query Language Streaming Transformation for XML Strength Weaknesses Opportunities Threats Transaction Processing Council Universal Description, Discovery and Integration User Defined Type Unified Modelling Langugae United Nations Centre for Trade Facilitation and Electronic Business Uniform Resource Identifier Virtual Database World Wide Web Consortium Workflow Application Programming Interface Workflow Management Coalition Workflow Management System Workflow Process Engine Web Services Composite Application Framework Web service Choreography Description Language Web Service Business Process Execution Language WSBPEL Extension for Subprocesses Web Services Definition Language Web Services Flow Language Web Services Inspection Language Web Services for Business Process Design Extensible Markup Language XML Process Definition Language Extensible Stylesheet Language Formatting Objects Extensible Stylesheet Language for Transformation Yet Another Tree-based Data Model XII

14 1 Einleitung 1 Einleitung Die horizontale Integration von Systemen durch eine nachrichtenbasierte Kommunikation über Middleware-Systeme stellt eine, sich immer weiter verbreitende, Art der Anwendungsintegration dar, um eine hinreichend lose Kopplung der partizipierenden Systeme und Anwendungen zu gewährleisten. Dies ist wiederum die Grundlage dafür, die IT-Infrastruktur auf dynamische Veränderungen der Geschäftsprozesse flexibel anpassen zu können. Mit der Business Process Execution Language (BPEL) hat sich zwar mittlerweile ein Standard für die Orchestrierung von Web-Services weitestgehend durchgesetzt, jedoch ist im Rahmen dieser Diplomarbeit zu untersuchen, ob dieser funktional-orientierte Sprachstandard auch zur Beschreibung von komplexen Nachrichtentransformationen in datenzentrischen Prozessen geeignet ist. Die Konzepte, Modelle und prototypischen Realisierungen sollen hierbei am Beispiel der Integrationsplattform TransConnect der Firma SQL GmbH veranschaulicht werden. 1.1 Ausgangssituation und Motivation Der Standard BPEL wurde aktuell in einer stark überarbeiteten Form als WSBPEL 2.0 veröffentlicht und wird derzeit als beste Lösung auf dem Gebiet der Dienst-Orchestrierung angesehen. Hierbei wird eine Menge von Dienstaufrufen in einem Prozess spezifiziert und innerhalb einer BPEL-Implementation zur Ausführung gebracht. Trotzdem existieren weiterführende Spracherweiterungsvorschläge und alternative Beschreibungssprachen. Neben der eigentlichen Dienstorchestrierung werden jedoch auch in anderen Anwendungsgebieten derartige Prozesse mit einer Menge von Teilschritten und der Angabe von funktionalen Abhängigkeiten spezifiziert. Somit liegt die Anwendung von BPEL in angrenzenden Gebieten wie der Geschäftsprozessmodellierung, der Simulation und eben auch der Nachrichtentransformation nahe. Dies hätte den Vorteil zum einen existente Modellierungswerkzeuge wiederverwenden zu können und darüber hinaus einen 1

15 1 Einleitung anerkannten Standard für die Prozessbeschreibung, mit all den Vorzügen wie Portabilität und Erlernbarkeit, zu nutzen. Aus dieser Überlegung heraus soll im Rahmen der Weiterentwicklung des Produktes TransConnect, WSBPEL zur Beschreibung komplexer Nachrichtentransformationen in datenzentrischen Prozessen eingesetzt werden. Hierbei wird TransConnect von der Version 1.3.x zu TransConnect 2.0 weiterentwickelt, wobei eine grundlegende Architekturänderung erfolgen soll. Bislang existieren lediglich fest implementierte Workflows welche über Konfigurationen hinsichtlich spezifischer Quell- und Zielsysteme anpassbar sind, jedoch im Rahmen der komplexen Nachrichtentransformation keine ausreichende Flexibilität gewährleisten. Die komplexe Nachrichtentransformation soll in diesem Kontext als Gesamtheit aller Verarbeitungsaspekte einer Nachricht in Integrationsprozessen verstanden werden. Zwar existieren ausgereifte Technologien für elementare Transformationsschritte, jedoch fehlt es an einem fundierten Modell für die komplette Spezifikation derartiger datenzentrischer Transformationsprozesse. Ein derartiges konzeptuelles Modell muss analog zu BPEL die umfangreichen Möglichkeiten der Spezifikation des Kontrollflusses abbilden. Im Gegensatz zu BPEL ist jedoch, möglichst ohne von der Standardisierung abzuweichen, vor allem die Möglichkeit der Abbildung komplexer Datenflüsse ebenfalls zu berücksichtigen. Sofern das Modell hinreichend generisch definiert wird, ist der Einsatz in EAI-, ETL- und Messaging- Middleware-Lösungen denkbar, da hier ähnliche Prozesse jedoch mit unterschiedlichen Schwerpunkten Gegenstand der Betrachtung sind. 1.2 Zielstellungen und Perspektiven der Diplomarbeit Auf Grund der dargestellten Ausgangssituation und Motivation ergeben sich unterschiedliche Zielstellungen und damit auch Perspektiven der Diplomarbeit. Diese gilt es zunächst genauer zu identifizieren und anschließend exakt zu differenzieren. Prinzipiell sind hierbei die vier folgenden Perspektiven zu unterscheiden. 2

16 1 Einleitung Theoretische Untersuchung der Funktionalitäten von WSBPEL Systematische und strukturierte Modellbildung für Nachrichtentransformationen Einschätzung, ob WSBPEL zur Beschreibung des Modells geeignet ist Nachweis der Realisierbarkeit des Modells am Beispiel von TransConnect Die Perspektive der theoretischen Untersuchung der Funktionalitäten von WSBPEL umfasst die prinzipielle Analyse der Beschreibung und Verarbeitung von WSBPEL- Prozessen, wobei die aktuelle Sprachspezifikation WSBPEL 2.0 Gegenstand der Betrachtung sein soll. Darüber hinaus sind jedoch auch Spracherweiterungen und alternative Beschreibungssprachen auf dem Gebiet der Prozessbeschreibung zu berücksichtigen, um WSBPEL in diesem Kontext auch adäquat einordnen zu können. Im Rahmen der systematischen und strukturierten Modellbildung soll dann zunächst ein konzeptuelles Modell für komplexe Nachrichtentransformationen entwickelt werden, welches sich weniger an WSBPEL, als viel mehr an den Anforderungen für derartige Prozessbeschreibungen orientiert. Dabei ist zwar das Zusammenspiel externer und interner Repräsentationen herauszustellen, die Verbindung zu dem Produkt TransConnect soll jedoch auf dieser Ebene explizit nicht betrachtet werden. Die beiden ersten Perspektiven sind dann in der dritten Perspektive, der Einschätzung ob BPEL zur Beschreibung des definierten Modells geeignet ist, bewertend zusammenzuführen. Dabei ist zu untersuchen, inwieweit BPEL als Sprache zur Beschreibung von Transformationsschritten geeignet ist, beziehungsweise einen Vorschlag zu unterbreiten mit einer Aussage, welche Bestandteile notwendig sind oder an welchen Stellen die Sprache erweitert werden müsste. Die vierte Perspektive widmet sich der prototypischen Realisierung des definierten Modells in TransConnect. Dies soll die Umsetzbarkeit der theoretischen Betrachtungen praktisch nachweisen. Hierbei ist jedoch nicht nur das selbstdefinierte Modell zu verwirklichen, sondern vielmehr ein Architekturentwurf für die Kernkomponenten von TransConnect 2.0 zu unterbreiten und für diese dann eine prototypische Implementation vorzunehmen. Die Aspekte des konzeptuellen Modells und die Funktionalität des Prototyps sind durch die Spezifikation von Transformationsschritten in einem gewählten Szenario zu verdeutlichen. 3

17 1 Einleitung 1.3 Aufbau der Diplomarbeit Der Aufbau der Arbeit orientiert sich inhaltlich an den beschriebenen Zielstellungen und Perspektiven der Diplomarbeit. Es wird eine Strukturierung in sieben Kapitel vorgenommen. Referenzen zwischen diesen folgen dabei einer ebenenabhängigen Bezeichnung. So wird durchgängig eine Unterscheidung zwischen Kapitel (Ebene 1), Teilkapitel (Ebene 2) und Abschnitt (Ebene 3) getroffen. Neben dieser Einleitung dient das Kapitel 2 der Einführung in grundlegende Technologien und Architekturprinzipien. In dieses Kapitel wurde außerdem die Anforderungsanalyse von TransConnect eingegliedert, da diese natürlich Einfluss auf die spätere konzeptuelle Modellbildung hat. Das Kapitel 3 befasst sich im Wesentlichen mit der Perspektive der theoretischen Untersuchung der Funktionalitäten von WSBPEL. Hierbei wird zunächst die zeitliche Entwicklung von BPEL berücksichtigt und in den Kontext der Prozessbeschreibungssprachen eingeordnet. Ferner ist natürlich WSBPEL 2.0 als aktuelle Version des Sprachstandards zu analysieren. Da mittlerweile eine Reihe von Spracherweiterungen vorgeschlagen wurden, ist auch auf diese näher einzugehen, sowie ein kurzer Überblick über BPEL-Implementationen zu geben. Diese Perspektive wird mit der Betrachtung von alternativen Beschreibungssprachen abgerundet. Während bis zu diesem Punkt im Prinzip Gegebenes analysiert und untersucht wurde, folgt im Kapitel 4 die Definition eines konzeptuellen Nachrichtenmodells für komplexe Nachrichtentransformationen im Rahmen der Perspektive der systematischen und strukturierten Modellbildung für Nachrichtentransformationen. Hierfür muss zunächst der Begriff der komplexen Nachrichtentransformation abgegrenzt werden, bevor Anforderungen an das Modell definiert werden können. Anschließend wird das Message Transformation Model (MTM) im Detail erörtert und definiert. Da der effizienten Verarbeitung von Nachrichten in diesem Kontext eine besonders große Bedeutung zukommt, wird das Kapitel mit der Betrachtung von Analyse- und Optimierungsmöglichkeiten abgeschlossen. Wie bereits im vorangegangenen Teilkapitel verdeutlicht, soll im Kapitel 5 eingeschätzt 4

18 1 Einleitung werden ob WSBPEL zur Beschreibung des Modells geeignet ist. Hierfür werden zunächst generelle Beschreibungsansätze vorgestellt, bevor die Beschreibbarkeit des MTM mit WSBPEL 2.0 diskutiert wird. Im Rahmen dieses Kapitels wird dann letztendlich eine Bewertung von WSBPEL 2.0 aus unterschiedlichen Sichten vorgenommen. Die Ergebnisse der Kapitel 4 und 5 werden im Rahmen der prototypischen Realisierung praktisch umgesetzt. Diese praktische Perspektive der Diplomarbeit wird im Kapitel 6 beschrieben und beinhaltet die Spezifikation eines Beispielszenarios. Dieses Beispielszenario nutzt den Diskursbereich des TPC-H -Benchmarks. Um die Verständlichkeit zu erhöhen werden alle Beispiele der Diplomarbeit in diesem Kontext modelliert. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Quelltexte und Konfigurationsmöglichkeiten weitestgehend vermieden werden. Diese sind im Rahmen des erstellten Prototypen TransConnect 2.0 auf der beiliegenden DVD einzusehen. Abschließend werden im Kapitel 7 die Ergebnisse dieser Arbeit zusammengefasst und ein Ausblick auf Weiterentwicklungen von Sprachstandards und alternativen Technologien gegeben. Zusammenfassend ist also festzustellen, dass die Kapitel 2 und 3 die theoretische Untersuchung von Grundlagen dieser Arbeit adressieren. Aufbauend darauf stehen in den Kapiteln 4 und 5 die eigenen theoretischen Ergebnisse im Mittelpunkt der Betrachtung. Im Kapitel 6 werden dann letztendlich auch die eigenen praktischen Ergebnisse in Form einer prototypischen Realisierung beschrieben. An dieser Stelle sei noch auf die Problematik der Begriffsabbildungen verwiesen. So kann zum einen nicht vollständig auf Anglizismen verzichtet werden, da die Entwicklung von TransConnect ausschließlich in englischer Sprache erfolgt und somit eine Übersetzung an einigen Stellen nur zu Missverständnissen führen würde. Zum anderen wird zwar ein Glossar als Überblick der wichtigsten Begrifflichkeiten angeboten, jedoch sollen die vollständigen Begriffabgrenzungen, auf Grund deren Komplexität, erst in den jeweiligen Kapiteln erfolgen. 5

19 2 Grundlegende Technologien und Analyseergebnisse 2 Grundlegende Technologien und Analyseergebnisse In diesem Kapitel wurden die Grundlagen für das Verständnis der Diplomarbeit gelegt. Zum einen wird somit auf relevante Konzepte beziehungsweise Technologien und zum anderen auf die Anforderungsanalyse des Produktes TransConnect eingegangen. Hierbei werden zunächst prinzipiell die Integrationsformen unterschieden. Dem folgt die kurze Erwähnung der Enterprise Application Integration und die ausführliche Betrachtung der Service Oriented Architecture. Außerdem sollen die Grundlagen des Workflow- Managements als Teil des Business Process Managements vorgestellt werden. Dieses Grundlagenkapitel wird dann mit der Darstellung der Ergebnisse der Istzustands- und der Sollanalyse bezüglich der Weiterentwicklung des Produktes TransConnect abgeschlossen. 2.1 Unterscheidung von Integrationsformen Da diese Arbeit im Kontext von Integrationsszenarien angelegt ist und mit dem Produkt TransConnect, eine so genannte Integrationsplattform, prototypisch erweitert werden soll, bietet sich zunächst die Definition des Begriffes Integration und die anschließende Unterscheidung der Integrationsformen an. Der Begriff der Integration lässt sich dabei auf das lateinische Wort Integer zurückführen, welches in diesem Zusammenhang mit ganz zu übersetzen ist. Somit bezeichnet die Integration die Herstellung eines Ganzen [WIKIDE]. Im übertragenen Sinne ist mit Integration also die globale Zusammenführung lokaler Systeme hinsichtlich bestimmter Integrationsobjekte mit einer festgelegten Integrationsart gemeint. Aufbauend auf diesen Dimensionen: Integrationsobjekt und Integrationsart, können dabei Integrationsformen unterschieden werden. In Bezug auf die Integrationsart wird eine hierarchische Aufteilung entsprechend der Granularität vorgenommen. So unterscheidet man zwischen Prozessintegration, Anwendungsintegration und Informationsintegration. Die Informationsintegration kann man nun wiederum in Funktions- und Datenintegration differenzieren. Auf die einzelnen 6

20 2 Grundlegende Technologien und Analyseergebnisse Integrationsformen, mit Bezug auf die Informationsart, wird im Rahmen der Darstellung der Historie detaillierter eingegangen. Teilweise wird auch die Oberflächenintegration in Form von Portalen, als betriebswirtschaftlich wichtige Integrationsform in die Unterteilung aufgenommen, soll jedoch in dieser Arbeit nicht weiter betrachtet werden. Die Unterteilung nach einem Integrationsobjekt erfolgt nach der Vorgehensweise der Integration. Man unterscheidet dabei zunächst zwischen horizontaler und vertikaler Integration. Bei der horizontalen Integration interagieren zwei Systeme auf gleicher Ebene miteinander, indem sie die angebotenen Schnittstellen nutzen. Ein Beispiel hierfür ist die Kommunikation zwischen zwei eigenständigen WFMS. Bei der vertikalen Integration hingegen, wird eine globale Sicht auf mehrere lokale Systeme erzeugt. Hierbei können, im Gegensatz zur horizontalen Integration, neue Funktionalitäten bzw. Daten erzeugt und angeboten werden. Dabei unterscheidet man zwischen der materialisierten Integration, wobei die Daten redundant an globaler Stelle vorgehalten werden, und der virtuellen Integration, bei der ausschließlich Metadaten global abzulegen sind [HERG03]. Die folgende Abbildung visualisiert die Unterscheidung der Integrationsformen noch einmal. Abbildung 1: Dimensionen der Integrationsformen Im Weiteren ist noch der chronologische Aspekt der Entwicklung der Integrationsarchitekturen mit in die Betrachtung aufzunehmen. Im Wesentlichen lassen sich dabei vier Epochen identifizieren: 7

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