Masterarbeit. Entwurf und Implementierung von Prozesssteuerungskomponenten in service-orientierten Umgebungen

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1 Universität Potsdam Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik GmbH Business Process Technology Prof. Dr. M. Weske Masterarbeit Entwurf und Implementierung von Prozesssteuerungskomponenten in service-orientierten Umgebungen Autor: Hagen Ulrich Johannes Overdick Begonnen am: Abgegeben am: Gutachter: Prof Dr. M. Weske Jens Hündling

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3 Zusammenfassung Heutige Unternehmen stehen vor enormen Herausforderungen. Globalisierung und Vernetzung schaffen eine Markttransparenz, wie sie so noch nie existiert hat. Daraus folgt ein Wettbewerbs- und Anpassungsdruck, dessen Folgen wir täglich in den Medien verfolgen können. Doch nicht jede Entwicklung ist schlecht, sie birgt auch Chancen. Die jetzige Chance besteht darin, aus der Vernetzung eine Integration zu schaffen und aus dieser Integration heraus neue Wertschöpfungsketten zu bilden. In der Service-orientierten Architektur stellt sich diese Integration als Komposition von interorganisationellen Servicen dar. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein integriertes Prozessmetamodell für Planung und Ausführung von Prozessen. Dieses dient als Grundlage zur automatisierten Service-Komposition in Service-orientierten Umgebungen. Weiterhin wird basierend auf diesem Prozessmetamodell ein Design für eine Ausführungskomponente vorgestellt und implementiert. Dabei wurde insbesondere der Augenmerk auf eine hohe Flexibilisierung, Erweiterbarkeit und optimale Integration mit einer Planungskomponente gelegt. Abstract Today, organizations are facing enormous challenges. Globalization and networking create a never before seen market transparency. Consequently, there is a market pressure and a force to adaptation, causing consequences we can all watch in the news on a daily basis. But, not every development is bad; there is always a chance for the better. The current chance is to use networking to create integration leading to new value creation chains. In the Service Oriented Architecture, this integration is realized by composition of inter-organizational services. The thesis on hand describes an integrated meta-model for planning and execution of processes. This is the foundation for automatic service-composition in service-oriented environments. Based on this meta-model, a design for an execution engine is given and implemented. Special attention was given to a high degree of flexibility, extensibility, and optimal integration with a planning component.

4 Danksagung Mein Dank gilt zunächst Herrn Prof. Dr. Weske, der mich zum Studium am HPI ermutigt hat und meine Arbeit betreut. Weiterhin danke ich Jens Hündling und Hilmar Schuschel für die Betreuung des Plængine-Projektes, ohne ihren Ansporn wäre diese Arbeit nicht zustande gekommen. Ich möchte mich auch bei Harald Meyer bedanken. Unsere Zusammenarbeit war immer von dem Streben nach der besseren Lösung geprägt und im Resultat sehr ergiebig. Schliesslich möchte ich meinen Freunden, Kollegen und meiner Familie danken. Insbesondere gilt der Dank meinen Eltern, die mich immer gefördert haben, ohne zu fordern, und meiner Lebensgefährtin, Constanze Gebhardt: es ist endlich geschafft! Hagen Overdick Potsdam, im Januar 2005

5 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Motivation Ziel dieser Arbeit Aufbau der Arbeit Grundlagen und Anforderungen Der Geschäftsvorfall Workflow Management Prozessdesign Workflow Patterns Prozessausführung Workflowaspekte Service-Orientierung Web Services Modularisierung und Erweiterbarkeit Asynchronität Integration mit der Planungskomponente Design und Konzepte Metamodell Planung vs. Ausführung Hierarchisierung Datenfluss Kontrollflüsse Der Begriff Aktivität Lebenszyklus der Aktivitätsinstanzen Zustände innerhalb des Zustandes open Zustände innerhalb des Zustandes closed Erweiterungen (Extensions) Erweiterungspunkte Übergangsereignisse on ready und on close Erweiterungspunkte Übergangsereignisse start context und end context Erweiterungspunkt globale Evaluierung Erweiterungspunkt Änderung von Variablen Beispiel: Gerichtete Kanten mittels Extensions I

6 Inhaltsverzeichnis 3.2 Service-Orientierung Services innerhalb der Ausführungskomponente Interfaces als Service-Beschreibung Container-Konzept Implementierung Evaluierung verschiedener Container Implementierung des Metamodell XML-Schema Integration XML und Java Interface-Erweiterungen am Metamodell Post-Set Ereignisse Ausführungskomponente Task Scheduler Interfaces der Services innerhalb der Ausführungskomponente Monitoring Logging & Replay Visualisierung Web Services Verfügbare Web Service Implementierungen für Java Web Services-Architektur in Plængine Web Services-Instanzzuordnung Web Services-Aktivitätsdefinitionen im Metamodell Fehlerbehandlung und Kompensation Replanning Realisierung von Workflow Patterns im Metamodell von Plængine Das Pattern Sequence Das Pattern Parallel Split Das Pattern Synchronization Das Pattern Exclusive Choice Das Pattern Simple Merge Das Pattern Multiple Choice Das Pattern Multi Merge Das Pattern N-out-of-M-Join Das Pattern Discriminator Das Pattern Arbitrary Cycle Das Pattern Implicit Termination Das Pattern Multiple Instances with a priori known design time knowledge Das Pattern Multiple Instances with a priori known runtime knowledge Das Pattern Multiple Instances with no a priori runtime knowledge Das Pattern Deferred Choice Das Pattern Interleaved Parallel Routing Das Pattern Milestone II

7 Inhaltsverzeichnis Das Pattern Cancel Activity Das Pattern Cancel Case Wertung und Ausblick Fazit Einordnung der Arbeit Ausblick Literaturverzeichnis 79 A XML-Schema des Plængine-Metamodells 83 B Interface-Erweiterungen am Metamodell 91 B.1 ActivityInstanceLogic B.2 ActivityBindingLogic B.3 CaseLogic B.4 PostSetListener C Services der Ausführungskomponente 97 C.1 EngineActivity C.2 EngineActivityExtension C.3 EngineControlFlow C.4 EngineExceptionHandler C.5 EngineCompensationHandler C.6 EngineExpressionLanguage C.7 ServiceHandler D Glossar 105 III

8 Inhaltsverzeichnis IV

9 Abbildungsverzeichnis 1.1 Service-orientierte Architektur Architektur des Plængine Projekts Übersicht Metamodell Plængine Beispiel für partiell geordnete Kontrollflüsse hinweg Beispiel für gerichtete Kanten über Kontextgrenzen Die Aspekte von Aktivitäten im Metamodell von Plængine Lebenszyklus von Aktivitätsinstanzen Übergangsereignisse on ready und on close Übergangsereignisse start context und end context Globale Evaluierung evaluate state Änderung von Variablen Abbildung eines gerichteten Graphen mittels Extensions Sequenzdiagramm eines EngineActivity-Aufrufes Sequenzdiagramm eines EngineExceptionHandler-Aufrufes Sequenzdiagramm eines EngineControlFlow-Aufrufes Sequenzdiagramm eines EngineCompensationHandler-Aufrufes Web Services-Architektur Interne Speicherstruktur von Correlation-Instanzen Visualisierung des Pattern Sequence Visualisierung des Pattern Parallel Split mit geschachtelten Aktivitäten Visualisierung des Pattern Parallel Split mit gerichteten Kanten Visualisierung des Pattern Synchronization mit geschachtelten Aktivitäten Visualisierung des Pattern Synchronization mittels gerichteter Kanten Visualisierung des Pattern Exclusive Choice mittels gerichteter Kanten Visualisierung des Pattern Simple Merge Visualisierung des Pattern Multiple Choice Visualisierung des Pattern Multiple Merge Visualisierung des Pattern N-out-of-M-Join Implementierung des Pattern N-out-of-M-Join Visualisierung des Pattern Discriminator Visualisierung des Pattern Arbitrary Cycle Visualisierung einer Rekursion Visulisierung einer implizitien und expliziten Terminierung V

10 Abbildungsverzeichnis 4.22 Visualisierung des Pattern Multiple Instances with a priori known design time knowledge Visualisierung des Pattern Multiple Instances with a priori known runtime knowledge Visualisierung des Pattern Multiple Instances with no a priori runtime knowledge Visualisierung des Pattern Deferred Choice Visualisierung des Pattern Interleaved Parallel Routing Visualisierung des Pattern Milestone Visualisierung des Pattern Cancel Activity Visualisierung des Pattern Cancel Case VI

11 Listings 4.1 XML-Schema Correlation im Metamodell von Plængine XML-Schema WebServiceOperation im Metamodell von Plængine XML-Schema AlternativExecutionExtension im Metamodell von Plængine Veranschaulichung Replanning Implementierung des Pattern Sequence Implementierung des Pattern Parallel Split mit geschachtelten Aktivitäten Implementierung des Pattern Parallel Split mit gerichteten Kanten Implementierung des Pattern Synchronization mit geschachtelten Aktivitäten Implementierung des Pattern Synchronization mit gerichteten Kanten Implementierung des Pattern Exclusive Choice Implementierung des Pattern Multiple Merge Implementierung des Pattern N-out-of-M-Join Implementierung des Pattern Discriminator Implementierung einer Rekursion Implementierung der Pattern Multiple Instances with a priori (design/runtime) knowledge Implementierung des Pattern Multiple Instances with no a priori runtime knowledge Implementierung des Pattern Deferred Choice Implementierung des Pattern Interleaved Parallel Routing Implementierung des Pattern Milestone Implementierung des Pattern Cancel Activity Implementierung des Pattern Cancel Case A.1 XML-Schema des Plængine-Metamodells B.1 Interface ActivityInstanceLogic B.2 Interface ActivityBindingLogic B.3 Interface CaseLogic B.4 Interface PostSetListener C.1 Interface EngineActivity C.2 Interface EngineActivityExtension C.3 Interface EngineControlFlow C.4 Interface EngineExceptionHandler C.5 Interface EngineCompensationHandler C.6 Interface EngineExpressionLanguage C.7 Interface ServiceHandler VII

12 Listings VIII

13 1. Einleitung Heutige Unternehmen stehen vor enormen Herausforderungen. Globalisierung und Vernetzung schaffen eine Markttransparenz, wie sie so noch nie existiert hat. Daraus folgt ein Wettbewerbs- und Anpassungsdruck, dessen Folgen wir täglich in den Medien verfolgen können. Doch nicht jede Entwicklung ist schlecht, sie birgt auch Chancen. Die jetztige Chance besteht darin, aus der Vernetzung eine Integration zu schaffen und aus dieser Integration heraus neue Wertschöpfungsketten zu bilden. Das Internet hat endgültig den Alltag erreicht und verändert die Geschäftswelt. Unternehmen wie ebay und Amazon seien hier als einleuchtende Beispiele genannt. Viele Veränderungen sind subtiler, schwerer auszumachen. Gleichzeitig verändert sich auch die Art und Weise, wie Software entwickelt wird. Diese Entwicklung verläuft phasenweise. Am Anfang standen grosse monolithische Systeme, in denen jede Anwendung vom Punkte Null an entwickelt wurde. Über die Jahre wurden immer wieder Teile als redundant und allgemeingültig identifiziert und durch Modularisierung aus dem Entwicklungsprozess einer Anwendung herausgenommen und zur Infrastruktur hinzugefügt. Zuerst kamen die Betriebsysteme, die die Kommunikation zwischen Hardware und Software übernahmen, die Resourcen (z.b. Rechenzeit, Speicher, Ein- und Ausgabemedien) verwalteten und eine enorme Entlastung für den Anwendungsentwickler darstellen. Heutzutage ist ein Rechner ohne Betriebsystem völlig undenkbar. In einer zweiten Welle kamen Datenbanken, die den immer wiederkehrenden Prozess der strukturierten Informationsverwaltung, Informationssuche und -verknüpfung übernahmen. Diese Entwicklung ist für den normalen Endanwender nicht ganz so offensichtlich, da eine Datenbank nie direkt wahrgenommen wird, sondern Basis für Anwendungen ist. Die dritte Entwicklung ist die Vernetzung. Sie entstand innerhalb der Firmen. Zuerst wurden mehrere Terminals an einen Mainframe angeschlossen, um diesen mehreren Nutzern gleichzeitig zur Verfügung zu stellen. Mit dem PC wurden die Terminals intelligent und konnten Teile der Anwendung selbst ausführen. Heute ist eine dreischichtige Architektur - Datenhaltung, Anwendungs- bzw. Geschäftslogik, Präsentation - Stand der Technik. Erst eine solche Architektur ermöglicht eine ausreichende Flexibilisierung und Skalierbarkeit. Diese komplexen Architekturen sind durchaus in der Lage, moderne Geschäftsprozesse abzubilden. Da Geschäftsprozesse aber flexibel sind und einen hohen Dokumentationsbedarf haben, hat sich in den letzten Jahren der Trend etabliert, die in den Systemen enthaltenden Geschäftsprozesse explizit zu modellieren. In der Wirtschaftsinformatik spricht man von Business Process Engineering. Die entsprechenden technischen Systeme werden Workflow Management Systeme genannt. Diese sind aber klar auf Prozesse innerhalb der Unternehmen gerichtet. 1

14 Listings Nachdem der Blick lange nach innen gerichtet war, ist durch Globalisierung und Internet jetzt der Fokus auf die Vernetzung nach aussen, also mit externen Partnern gerichtet. Diese Entwicklung, gestützt durch das Paradigma der Service-Orientierung, begründet die Service-orientierte Architektur. Die Begrifflichkeiten sind noch vage, das World Wide Web Consortium definiert einen Service [HHAB] als... an abstract resource that represents a capability of performing tasks that form a coherent functionality from the point of view of providers entitites and requesters entities. A service description is a set of documents that describe the interface to and semantics of a service. Ein Service beinhaltet also eine in sich vollständige Funktionalität (oder einen Arbeitsschritt) und wird durch eine syntaktisch und semantisch beschriebene Schnittstelle zwischen Dienstleister und Dienstnehmer definiert. Dienstverzeichnis 1) veröffentlicht 2 ) sucht 3) bietet an Dienstdefintion Anforderungskatalog Dienstdefinition und -lokation Dienstleister 4) bindet & nutzt Dienstnehmer Legende Datenbank Dokument Akteur Abbildung 1.1.: Service-orientierte Architektur Die bedeutendste Neuerung des Service-Konzeptes ist die semantische Beschreibung, die über die syntaktische Beschreibung bisheriger Komponenten-Architekturen hinausgeht. In der Service-orientierten Architektur (Abbildung 1.1) wird diese Eigenschaft von Services dazu genutzt, eine Entkopplung von Dienstleister und Dienstnehmer durch ein Dienstverzeichnis (Service Repository) zu schaffen. Der Dienstnehmer braucht keine exakte (syntaktische) Definition eines Services, sondern kann über einen Anforderungskatalog sich eine Auswahl vorher registrierter Services vom Dienstverzeichnis geben lassen und aus diesen dynamisch das richtige Angebot auswählen und nutzen. 2

15 1.1. Motivation Internet und Globalisierung üben einen Zwang zur Veränderung, dem auch in Serviceorientieren Umgebungen Rechnung getragen werden muss. Einzelne Services können mittels Service-Komposition zu neuen, komplexen Services zusammengefasst werden. All das klingt in der Theorie sehr verlockend, ist jedoch mit einem hohen Verwaltungsaufwand verbunden. Wenn ein einziges Unternehmen bereits dynamisch ist, kann dies für eine Menge von Unternehmen nur um so mehr gelten. Diese Überlegungen führen zu der Idee, die Techniken des Workflow Management zur Service-Komposition zu nutzen, also die Prozesse aus den Grenzen eines einzelnen Unternehmens zu befreien und interorganisationelle Prozesse auf Services aufzubauen. Ein erster Schritt, der hilft, die Komplexität der Service-Komposition beherrschbar zu machen. Um wirklich flexibel zu sein, müssen die Service-Kompositionen schnell und häufig erzeugt und angepasst werden. Im zweiten Schritt soll die Komposition durch Planungsalgorithmen der künstlichen Intelligenz unterstützt werden. Konzeptionell haben Services eine semantische Beschreibung. Achtet man darauf, dass diese Beschreibung umfangreich genug für einen Planungsalgorithmus ist, so ist die automatische Service-Komposition mittels Planungsalgorithmen möglich. Tritt man einen Schritt von solchen Überlegungen zurück, stellt man fest, dass eine Integration von Planung und Ausführung in der Informatik bisher nicht gegeben ist. Gängige Planungssprachen [Comb] enthalten keine Möglichkeit, die notwendigen Informationen für eine Ausführung abzubilden. Selbst moderne Ausführungssprachen [Tea03] enthalten keine Planungsaspekte. Plængine Projekt Die vorliegende Arbeit gliedert sich in ein grösseres Forschungsprojekt ein, dem Plængine Projekt [GMO04]. Plængine ist ein Workflow Management System für die Service-orientierte Architektur, das Prozessplanung und -ausführung integriert. Plængine zeichnet sich dadurch aus, dass die Modellierung von Prozessen sowohl manuell als auch automatisiert von Komponenten des Systems durchgeführt werden kann. Dabei bewegt sich das Plængine-Projekt in den Gebieten Workflow Management und Service-Komposition und bildet die Grundlage für Prozess-Komposition in Service-orientierten Architekturen. Dabei werden einige Aspekte der genannten Felder weniger berücksichtigt: Im Bereich des Workflow Management ist das primär der Aspekt der manuellen Aktivitäten und wie diese über Rollen Personen zugeordnet werden. Nicht manuelle Aktiväten, sondern Service-Aufrufe sollen zu Prozessen zusammengefasst werden. Im Bereich der Service-Komposition ist primär die Heterogenität von Service- Beschreibungen zu nennen. Innerhalb des Plængine-Projektes muss eine homo- 3

16 Motivation gene, planbare Beschreibung der Services vorliegen. Die Heterogenität ist eher in der Kommunikation des Plængine-Projektes mit der Aussenwelt zu suchen. Das heisst nicht, dass diese Aspekte in zukünftigen Projektphasen in Betracht gezogen werden können; insbesondere die Service-Heterogenität ist eine wichtige, zukünftige Erweiterung. Plængine bildet somit eine Grundlage für flexible Planung und Ausführung von Prozessen in Service-orientierten Umgebungen, die nachfolgenden Projekten als Grundlage dienen soll. Abbildung 1.2 zeigt die Architektur von Plængine, wobei die einzelnen Teilkomponenten in drei Arbeiten betrachtet werden: Die Planungskomponente (Planer) wird von Harald Meyer [Mey04] bearbeitet, die Integrationsumgebung (CaseDirector) von Christian Günther [Gün04]. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Ausführungskomponente (Engine). CaseDirector Planner Repository Engine Abbildung 1.2.: Architektur des Plængine Projekts 4

17 1.2. Ziel dieser Arbeit Aus der Vision des Plængine-Projektes lassen sich die Ziele dieser Arbeit herleiten. Aufgabe ist es, eine Ausführungskomponente für Prozesse zu entwickeln, die auf die speziellen Anforderungen ausgelegt ist, Servicekomposition mittels Workflow-Technologien durchzuführen. Dabei sind folgende Teilaufgaben zu erledigen: Entwurf eines integrierten Metamodells für Planungs- und Prozesssteuerungskomponenten Zentraler Aspekt einer Integration von Planungs- und Prozesssteuerungskomponenten ist die Servicespezifikation. Die Anforderungen an eine Servicespezifikation sind recht unterschiedlich aus Planungs- und Ausführungssicht, gleichwohl muss es ein einheitliches Metamodell geben, um die Integration zu ermöglichen. Entwurf und Entwicklung der Prozesssteuerungskomponenten Auf Basis des Metamodells ist die Architektur der Prozesssteuerungskomponenten zu entwerfen und diese dann zu implementieren. Maximierung der Flexibilisierung und Erweiterbarkeit Keine Workflowsprache kann einen Universalanspruch erheben. Deshalb soll das zu schaffende System und das dazugehörende Metamodell so flexibel wie möglich sein und Erweiterungspunkte bieten, um zukünftige Entwicklungen abbilden zu können. Ein Kriterium für die Ausdrucksmächtigkeit sind Workflow Patterns [vdathkb03]. Das fertige System soll möglichst viele Patterns unterstützen. Unterstützung der Service-orientierten Architektur Services zeichnen sich unter anderem durch spätes Auflösen und spätes Binden aus. Mit anderen Worten, die auszuführenden Prozesse sind nur sehr lose mit den darunter liegenden Services gekoppelt. Diesen speziellen Eigenschaften muss Rechnung getragen werden. 5

18 Aufbau der Arbeit 1.3. Aufbau der Arbeit Nachdem bereits der Kontext der Arbeit vorgestellt worden ist, wird im nächsten Kapitel eine Einführung in das Gebiet der computergestützten Prozesssteuerung gegeben. Anhand dieser werden weitere Anforderungen an die zu entwickelnden Prozesssteuerungskomponenten herausgearbeitet. Der Entwurf der Prozesssteuerungskomponenten wird in Kapitel 3 dargestellt. Ausgehend vom Metamodell, das ausführlich beschrieben werden soll, werden die verschiedenen Bestandteile ganz im Sinne der Service-orientierten Architektur als Services definiert. Anschliessend wird in Kapitel 4 eine Implementierung dieses Designs vorgenommen. Dabei werden auch die eingesetzten Bibliotheken vorgestellt und evaluiert, um ihren Einsatz zu begründen. Schliesslich wird in Kapitel 5 eine Wertung und Einordnung des erreichten Ergebnisses gegeben sowie ein Ausblick auf mögliche weiterführende Arbeiten eröffnet. Im Anhang findet sich das Literaturverzeichnis, das Glossar und die Javadocs der Implementierung. Die Texte der Arbeit sind in Palation 11pt gesetzt. Für Klassen und Interaktionsdiagramme wird die Unified Modeling Language (UML) [Obj03] verwendet. Geschäftsprozesse, Workflows und die Prozessdefinitionen kompositer Services werden als Diagramme der Business Process Modeling Notation (BPMN) [Bus04] dargestellt. Abbildung 1.1 ist ein Prinzipbild und enthält eine Legende. 6

19 2. Grundlagen und Anforderungen 2.1. Der Geschäftsvorfall Zentrales Konzept der Prozessmodellierung ist der Geschäftsvorfall, der als Gliederungskonzept verstanden werden kann. Die technische Abbildung eines Geschäftsvorfalls ist ein Case. Ein Geschäftsvorfall hat einen Ursprung (z.b. Eingang einer Bestellung) und ein Ziel (z.b. Auslieferung der Ware und Zahlungseingang). Dazwischen liegt eine Anzahl von Arbeitsschritten, deren Ausführung dokumentiert wird. Man spricht von case-driven, wenn ein Case in sich vollständig ist, d.h. alle Informationen des Geschäftsvorfalls innerhalb des Cases abgelegt werden. Der Case bildet also eine in sich abgeschlossene Welt, die speziell für einen Geschäftsvorfall erzeugt wird. Innerhalb des Cases gibt es zwei Möglichkeiten, die Arbeitsschritte abzubilden: 1. Workflow Management [vdavh02]. Dieses arbeitet Prozess-orientiert, die Arbeitsschritte werden in eine Ausführungsreihenfolge gebracht, die einzuhalten ist. 2. Fallbehandlung [SW02]. Diese unterscheidet sich von Prozess-Orientierung darin, dass nicht festgelegt wird, was ausgeführt werden muss, sondern was ausgeführt werden kann, basierend auf den zur Verfügung stehenden Informationen. Die Fallbehandlung eignet sich daher eher für den Knowledge Worker, der selbstständig entscheiden kann, was der richtige Arbeitsschritt ist und optimal dabei unterstützt werden möchte. Die Service-Komposition ist primär ein maschineller Akt. Daher wird für das Plængine-Projekt dieser Ansatz ausgewählt Workflow Management In der Einleitung ist bereits über Services gesprochen worden und darüber, dass Services ihrerseits aus einer Kombination von Services bestehen können. Diese Überlegungen führen unweigerlich in das Gebiet der Prozess-Orientierung. Hier stehen die Arbeitsschritte im Vordergrund, nicht die eigentliche Funktionalität des jeweiligen Schrittes. In anderen Industrien, insbesondere der Automobilbranche, bei der das Fliessband seit bald einem Jahrhundert Standard ist, hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass eine Prozess-Orientierung eine erhebliche Effizienzsteigerung gegenüber einer Funktions-Orientierung bringt. Diese Erkenntnis gilt auch für die Informationsverarbeitung. In der Wirtschafts-Informatik kennen wir das Business Process Management. Geschäftsprozesse, wie sie im Business Process Management genannt werden, sind meistens geschäftskritisch für ein Unternehmen. Wichtig ist es, von dem 7

20 Workflow Management geschäftlichen Aspekt des Business Process Management zu abstrahieren. Die Konzepte sind allgemein gültig und lassen sich auf andere Domänen übertragen. Mit der technische Umsetzung dieser Prozesse beschäftigten sich das Workflow Management [Wes00] Prozessdesign In klassischen Workflow Management Systemen werden Cases in Typen klassifiziert, für die eine Prozessdefinition (auch Workflow Schema genannt) a priori definiert wird. Diese Arbeit wird meist von Spezialisten mit Domänenwissen durchgeführt. Diese Prozessdefinition ist die Schnittstelle zwischen dem Entwickler und dem Workflow Management System. Ein gemeinsames Verständnis über die in einer Prozessdefinition enthaltenen Elemente gibt das Prozessmetamodell. Dieses definiert alle Elemente und Strukturen, die in einer Prozessdefinition genutzt werden können. Dabei fällt auf, dass keine einheitlichen Prozessmetamodelle bzw. Prozesssprachen als Repräsentation dieser existieren. Grundsätzlich lassen sich zwei verschiedene Ansätze identifizieren: Graph-basierte Notationen, die Aktivitäten durch gerichtete Kanten miteinander verbinden, die Kontrollflüsse darstellen. Jede Kante kann mit einer Kondition verknüpft sein. Wird eine Kondition nicht erfüllt, so wird der gesamte dahinter liegende Pfad eliminiert (Dead Path Elimination). Die verbreitetste graphbasierte Notation sind Petrinetzte [vdavh02]. Graph-basierte Notationen haben den Charme, dass sie sich relativ leicht mathematisch darstellen und beweisen lassen. Block-orientierte Notationen, die strukturierten Programmiersprachen ähneln. Komplexe Kontrollflüsse sind in diesen Notationen explizite Konstrukte, was sie für den Entwickler leichter zu beherrschen macht. Gleichzeitig liefern diese Konstrukte eine saubere Hierarchisierung, was z.b. die Zuordnung von Fehlerbehandlungsroutine erleichtert [Ove04] Workflow Patterns Die Ausdrucksstärke eines Prozessmetamodells zu bewerten ist schwierig. Um trotzdem leicht Aussagen machen zu können, wurden Workflow Patterns [vdathkb03] entwickelt. Hier wird die Argumentation umgedreht. Nicht die Mächtigkeit einer Sprache wird bewertet, sondern sinnvolle Konstrukte (Patterns) vorgestellt, die einen realen Nutzen für den Entwickler haben. Es existieren zur Zeit über 30 Workflow Patterns, die sich alle auf einen Kontrollfluss beziehen. Workflow Patterns bewerten ein Prozessmetamodell daran, ob und mit welchem Aufwand das jeweilige Pattern in einem Prozessmetamodell dargestellt werden kann. Dadurch können sie als Auswahlkriterium bei der Wahl eines Workflow Management Systems helfen. 8

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