Friedrich-Schiller-Universität Jena Fakultät für Mathematik und Informatik Lehrstuhl für Datenbanken und Informationssysteme

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1 Friedrich-Schiller-Universität Jena Fakultät für Mathematik und Informatik Lehrstuhl für Datenbanken und Informationssysteme Seminar im Sommersemester 2009 Business Process Management und Workflow-Technologie: Grundlagen, Produkte, Forschung Seminarleiter: Prof. Dr. K. Küspert Thema 5 IBM WebSphere Process Server bearbeitet von: Christian Dobrawa Matrikelnummer: Studiengang: Wirtschaftsinformatik Fachsemester: 8 Anschrift: Felix-Auerbach-Str Jena Telefon: 0176 /

2 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis... iii Abkürzungsverzeichnis... iv 1 Einleitung WebSphere Process Server Systemarchitektur Enterprise Service Bus BPEL-Erweiterungen Human Task Manager Generalized Flow Komponenten im Rahmen des BPM-Prozesses Zusammenfassung Literaturverzeichnis ii

3 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Konzept des Geschäftsprozess- und Workflowmanagement... 1 Abbildung 2: Architektur WebSphere Process Server... 3 Abbildung 3: SOA - Punkt-zu-Punkt Verbindung... 5 Abbildung 4: SOA - Enterprise Service Bus... 5 Abbildung 5: Funktionsweise Enterprise Service Bus... 6 Abbildung 6: Erstellung der Aufgabenliste... 7 Abbildung 7: Generalized Flow... 8 Abbildung 8: Komponenten im BPM-Prozess... 9 iii

4 Abkürzungsverzeichnis BPEL BPM ESB J2EE IBM SCA SOA Business Process Excecution Language Business Process Management Enterprise Service Bus Java 2 Platform, Enterprise Edition International Business Machines Corporation Service Component Architecture Service Oriented Architecture iv

5 1 Einleitung Business Process Management (BPM) bezeichnet das Identifizieren, Planen, Organisieren und Dokumentieren von Geschäftsprozessen. Ein Geschäftsprozess ist ein System von vielen einzelnen Aktivitäten zur Erreichung eines angestrebten Geschäftsziels. Der Einsatz von BPM zielt darauf ab, diese Geschäftsprozesse automatisiert und effizient durchzuführen. Der Ablauf umfasst auf mehreren Ebenen die Entwicklung der Unternehmensstrategie (strategische Ebene), das Prozess-Management (fachlich-konzeptionelle Ebene) und das Workflow-Management (operative Ebene). Die Zusammenhänge der einzelnen Ebenen sind in Abbildung 1 dargestellt (vgl. Gadatsch 2007, S. 2). Abbildung 1: Konzept des Geschäftsprozess- und Workflowmanagement Auf der strategischen Ebene erfolgt eine Betrachtung der Geschäftsfelder des Unternehmens. Aus dieser werden im Rahmen des Prozess-Managements auf der fachlich-konzeptionellen Ebene die relevanten Geschäftsprozesse abgegrenzt. Auf Basis der Abgrenzung ergibt sich eine fachliche Modellierung der Prozesse. Auf Grundlage dieser Modellierung werden auf der operativen Ebene die Prozesse dahingehend erweitert, dass diese unter der Kontrolle eines Workflow-Management-Systems automatisiert ausgeführt werden können. Das bedeutet, dass die fachlichen Prozesse um technische Aspekte erweitert werden. Dies könnte beispielsweise der Aufruf eines Services einer Aktivität sein. Die Aufgaben in dieser Ebene werden unter dem Begriff des Workflow-Management zusammengefasst (vgl. Gadatsch 2007, S. 1 ff.). 1

6 Im Rahmen dieser Seminararbeit erfolgt die Vorstellung des BPM-Produktes WebSphere Process Server der Firma International Business Machines Corporation (IBM), welches die computergestützte Modellierung und automatisierte Durchführung von Workflows unterstützt. In Kapitel 2 erfolgt zunächst eine Beschreibung des technischen Konzeptes und der serviceorientierten Architektur. Im dritten Kapitel werden produktspezifische Erweiterungen des Process Servers vorgestellt. Ein Überblick über das Zusammenspiel des Prozessmodellierungs-Tool (WebSphere Business Modeler), des Workflowmodellierungs- Tool (WebSphere Business Integration Developer) sowie des Monitoring-Tool (WebSphere Business Monitor) im Rahmen des BPM-Prozesses, wird in Kapitel 4 gegeben. 2 WebSphere Process Server Dieses Kapitel soll einen Überblick über den Aufbau des WebSphere Process Servers geben. Dafür wird zunächst die Architektur näher beschrieben. Im Zuge der Beschreibung wird zusätzlich auf die Bedeutung der serviceorientierten Architektur eingegangen. Die Funktionsweise und Bedeutung des Enterprise Service Bus (ESB) wird im darauffolgenden Abschnitt erläutert. 2.1 Systemarchitektur Der WebSphere Process Server ist eine serviceorientierte Integrationsplattform für Geschäftsprozesse. Dieser ist für die automatisierte Ausführung der Workflow-Prozesse verantwortlich. Ein wesentlicher Aspekt des Servers ist die offene Architektur des Systems. Der Server ist auf vielen Plattformen lauffähig. Unter anderem werden die Serversysteme Windows, Linux, HP Unix und Sun Solaris unterstützt. Weiterhin sind viele Datenbanksysteme mit dem Produkt verwendbar. Beispielsweise werden die Datenbanken DB2, Oracle und Informix unterstützt. Die Definition der Prozesse basiert auf dem Standard Business Process Execution Language (BPEL). Die Architektur ist in Abbildung 2 auf Seite 3 dargestellt (vgl. Pute und Gavin 2005, S. 26). Basis des Servers bildet die Java 2 Platform Enterprise Edition (J2EE), eine Laufzeitumgebung, welche durch den Application Server zur Verfügung gestellt wird. Der architektonische Aufbau lässt sich in drei Schichten unterteilen, den serviceorientierten Kern 2

7 (SOA Core) auf der untersten, die Unterstützungsservices (Supporting services) auf der mittleren und die Servicekomponenten (Service components) auf der oberen Schicht. Abbildung 2: Architektur WebSphere Process Server Service Component Architecture (SCA) ist ein Modell für Anwendungen, um diese unabhängig von ihrer Implementierung über eine klar definierte standardisierte Schnittstelle (Interface) in das System integrieren zu können (vgl. Sadtler et al. 2008, S. 12). Nach der Integration stehen die Anwendungen als Servicekomponenten zur Verfügung. Durch die standardisierte Schnittstelle wird eine hohe Wiederverwendbarkeit der einzelnen Anwendungen erreicht. Die Besonderheit der SCA liegt in der Trennung von Geschäftslogik und Implementierung einer Anwendung, wodurch die Modellierung losgelöst von der Implementierung stattfinden kann, d.h. dass Prozessanalysten zunächst den Prozess formal definieren, IT-Fachleute anschließend die Implementierung als Workflow durchführen. Die Common Event infrastructure stellt eine Programmierschnittstelle zur Anbindung von externen Monitoring-Anwendungen bereit. Über diese können Abfragen bezüglich Status und Fortschritt der Geschäftsprozesse gestellt werden. Ereignisse, wie beispielsweise das Beenden einer Aktivität innerhalb eines Prozesses, werden als Events dargestellt (vgl. Pute und Gavin 2005, S. 27). Die Definition der Events ist standardisiert, wodurch Anwendung unabhängig von ihrer Implementierung auf diese Zugriff haben. Auf der mittleren Schicht befinden sich die Unterstützungsservices (Supporting services). Diese haben die Aufgabe die heterogenen Komponenten der unteren Schicht miteinander zu verbinden, sodass diese miteinander interagieren können. An dieser Stelle erfolgt lediglich eine Beschreibung der einzelnen Komponenten. Die technische Umsetzung erfolgt durch den 3

8 Enterprise Service Bus, dessen Funktionsweise im folgenden Abschnitt näher beschrieben wird. Durch Interface maps ist es möglich, die Schnittstellen von zwei Servicekomponenten kompatibel zu machen (vgl. Pute und Gavin 2005, S. 28). Hier wird beispielsweise die Syntax von Anfragen eines Services auf die Syntax des angefragten Services konvertiert. Business Object maps sind für die Transformation von Daten zuständig, welche zwischen Servicekomponenten ausgetauscht werden. Dies ist nötig, wenn eine Servicekomponente Daten an eine zweite Servicekomponente übergibt, diese aber nicht mit dem gleichen Datenformat arbeitet. Selectors ermöglichen einen dynamischen Aufruf von Servicekomponenten. Grundlage für die Auswahl eines Services sind im System hinterlegte Selektionskriterien. Diese Kriterien legen fest, welche Aktivität im Prozess als nächstes aufgerufen wird. Ein Selector ermöglicht beispielsweise die Weiterleitung einer Kundenanfrage nach Europa oder Asien, abhängig von der aktuellen Uhrzeit. Die obere Schicht stellt die Servicekomponenten (Service components) dar. Hier werden durch Verwendung der unteren und mittleren Schicht die Geschäftsprozesse abgebildet. Business process bezeichnet Komponenten, die das Entwickeln und Anwenden von Geschäftsprozessen ermöglichen. Es werden die aufzurufenden Services den einzelnen Aktivitäten zugeordnet. Durch die Human task-komponente wird die Integration von Personen in Geschäftsprozesse ermöglicht. Die Human task-komponente wird in Kapitel 3.1 genauer beschrieben. Die Business State Machine bietet eine zusätzliche Möglichkeit, Geschäftsprozesse zu modellieren. Die Prozesse werden hier als Zustände und Ereignisse dargestellt, was die Prozessmodellierung in manchen Fällen, im Gegensatz zu auf Graphen basierenden Prozessen, erleichtert. Dies könnte beispielsweise bei einem Bestellungsprozess der Fall sein, wo zu jedem Zeitpunkt der Auftrag geändert oder abgebrochen werden könnte. Die Einbindung von Geschäftsregeln (Business rules) ermöglicht das Hinterlegen von Regeln für die Ausführung der Prozesse. Da diese nicht explizit an eine Servicekomponente gebunden sind, können die Regeln sehr flexibel angepasst werden. 2.2 Enterprise Service Bus Der Enterprise Service Bus verbindet die einzelnen Servicekomponenten und koordiniert den Datenaustausch zwischen ihnen. Die Struktur folgt dem Ansatz der serviceorientieren 4

9 Architektur. Das Prinzip des ESB, welches auch beim WebSphere Process Server Anwendung findet, ist in Abbildung 4 graphisch dargestellt. Hier sind sämtliche Servicekomponenten direkt an den ESB angebunden. Zum Vergleich ist in Abbildung 3 eine Punkt-zu-Punkt Verbindung graphisch dargestellt. Bei dieser Umsetzung wird zwischen allen Servicekomponenten eine individuelle Verbindung eingerichtet. Abbildung 3: SOA - Punkt-zu-Punkt Verbindung Abbildung 4: SOA - Enterprise Service Bus Die verschiedenen Muster der einzelnen Services stellen die unterschiedlichen Implementierungen dieser dar. Die Realisierung der individuellen Verbindungen bei den Punkt-zu-Punkt Verbindungen sind sehr aufwendig zu administrieren. Eine Erweiterung um einen Service führt dazu, dass für diesen mit sämtlichen vorhandenen Services eine zusätzliche Verbindung eingerichtet werden muss. Bei der Verbindung der einzelnen Services über einen ESB werden sämtliche Services direkt mit diesem verbunden. Hierdurch verringert sich der Aufwand für die Anbindung einer zusätzlichen Komponente, da diese lediglich mit dem ESB verbunden wird. Die Funktionsweise des ESB ist in Abbildung 5 auf Seite 6 dargestellt. Dabei stellt ein Service eine Anfrage an einen zweiten Service. Die unterschiedlichen Muster der Services sollen die Heterogenität dieser darstellen. Beide verwenden unterschiedliche Transportprotokolle sowie verschiedene Datenformate. Über eine standardisierte Schnittstelle sind die einzelnen Servicekomponenten mit dem ESB verbunden. 5

10 Abbildung 5: Funktionsweise Enterprise Service Bus Die Anfrage eines Services an einen weiteren Service wird nicht direkt gestellt. Zunächst wird die Anfrage an den ESB übermittelt. Dieser leitet die Anfrage an einen entsprechenden Service weiter. Die Antwort des Services wird analog zunächst dem ESB übergeben und anschließend an den anfragenden Service weitergeleitet. Der anfragende Service braucht keine Informationen über die genaue Position des angefragten Service haben. Dies wird durch den ESB gewährleistet. Aufgrund der Heterogenität der Services kann die Interaktion nur durch Mediationsabläufe stattfinden. Hier werden beispielsweise Datenformate oder Kommunikationsprotokolle konvertiert, so dass eine Kommunikation zwischen den Services stattfinden kann. 3 BPEL-Erweiterungen Der WebSphere Process Server basiert grundlegend auf dem BPEL-Standard. Weiterhin existieren jedoch proprietäre Funktionen, um die beschränkten Funktionalitäten von BPEL zu erweitern. Zwei Erweiterungen werden in den folgenden zwei Abschnitten beschrieben. Der Human Task Manager, zur Einbindung von Personen in Geschäftsprozesse, sowie Generalized Flow, zur bedingten Verzweigung von Prozessen. 3.1 Human Task Manager Der Human Task Manager ermöglicht es, rollenbasierte menschliche Interaktionen in Geschäftsprozesse einzubinden (vgl. Putte und Gavin 2005, S. 52). Diese können beispielsweise für die Initialisierung eines Prozesses oder für die Prüfung und Freigabe einer Aktivität zuständig sein. Hierfür werden die Personen verschiedenen Rollen zugeordnet. Bei der Erstellung einer Aktivität ist zu definieren, durch welche Personen (Rollen) diese zu 6

11 bearbeiten ist. Die explizite Zuordnung einer Person erfolgt frühestens, wenn eine Aktivität instanziiert wird, spätestens wenn eine Person seine Aufgabenliste (Worklist) aufruft. Hierdurch soll vermieden werden, dass eine Zuordnung von einer Person an eine Aktivität zu früh erfolgt und die entsprechende Person zum Zeitpunkt der tatsächlichen Ausführung nicht mehr verfügbar ist. Grund hierfür könnte beispielsweise der Austritt einer Person aus dem Unternehmen sein. Die Erstellung der Aufgabenliste ist in Abbildung 6 dargestellt. Abbildung 6: Erstellung der Aufgabenliste Die Aufgabenliste ist eine Übersicht der zu bearbeitenden Aufgaben einer konkreten Person zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie ergibt sich aus dem Prozess-Template, in welchem der gesamte Prozess dargestellt ist, aus der Organisationsstruktur, welche die verschiedenen Rollen wiederspiegelt, und aus der tatsächlichen Prozess-Instanz, wo der aktuelle Status des Prozesses abgebildet ist. Ein besonderer Aspekt dieser Umsetzung ist die Trennung der Prozesslogik und der Organisationsstruktur. Letztere wird häufig in einer separaten zentralen Datenbank hinterlegt, um die Verwaltung und Pflege zu erleichtern. Durch die Trennung sind die Prozesse weitgehend unabhängig von organisatorischen Veränderungen. 3.2 Generalized Flow Die Generalized Flow -Aktivität ist der Parallelen-Aktivität sehr ähnlich. Letztere erlauben es, innerhalb eines Prozesses mehrere Aktivitäten parallel in Form eines gerichteten Graphen abzubilden. Der Vorteil ist, dass Prozessschritte unabhängig voneinander innerhalb eines Geschäftsprozesses ausgeführt werden können. Beispielsweise könnte bei einer geplanten Geschäftsreise die Buchung des Flugzeugs parallel zu der Buchung des Hotels ablaufen. Die 7

12 Ausführungsreihenfolge der Aktivitäten wird über bedingte Links gesteuert. Die Generalized Flow -Aktivität unterscheidet sich nun dahingehend, dass hier zusätzlich die Möglichkeit besteht, zu bereits vollständig durchgeführten Aktivitäten zurückzuspringen (Zyklen) und diese erneut zu starten. Abbildung 7 enthält einen Beispielprozess, in welchem die Generalized Flow -Aktivität mit Zyklen Verwendung findet. Dieser Prozess wurde im WebSphere Integration Developer von IBM erstellt. Abbildung 7: Generalized Flow In dem dargestellten Prozess beauftragt zunächst ein Kunde das Unternehmen eine Kopie anzufertigen. Daraufhin bereitet ein Mitarbeiter den Druck vor. Daraufhin erfolgt der Druck der Kopie. Abschließend bewertet ein weiterer Mitarbeiter, ob die Qualität der Kopie ausreichend ist. Wenn die Kopie den qualitativen Ansprüchen genügt, wird diese dem Kunden übergeben, andernfalls startet der Prozess erneut. Ein weiterer Unterschied ist die Möglichkeit der Definition von fault-links. Durch diese ist es möglich, auftretende Fehler während der Durchführung der Aktivität abzufangen und zu reagieren. Zwischen zwei Arten von fault-links ist zu unterscheiden. Zum einen können durch die Definition von catch -Bedingungen Fehler festgelegt werden, welche bei tatsächlichem Auftreten abgefangen und behandelt werden. Zum anderen können durch die Definition von catch all -Bedingungen sämtliche auftretende Fehler abgefangen werden. Es besteht die Möglichkeit sowohl eine catch -Bedingung, als auch eine catch all -Bedingung zu setzen. Im Fehlerfall wird zunächst die catch -Bedingung geprüft. Sollte diese Fehlerdefinition nicht zutreffen, erfolgt eine Behandlung nach der catch all -Definition. 8

13 4 Komponenten im Rahmen des BPM-Prozesses Das folgende Kapitel soll einen Überblick über die Entwicklung bis hin zur automatisierten Ausführung von Geschäftsprozessen im Rahmen des Business Process Management unter der Verwendung des WebSphere Process Servers geben. Hierfür sollen die einzelnen Produkte und deren Funktionen beschrieben werden. Die Entwicklung eines Geschäftsprozesses startet mit der formalen Abgrenzung, welche mit Hilfe des WebSphere Modelers umgesetzt werden kann. Anschließend werden den einzelnen Aktivitäten des formalen Geschäftsprozesses die Services zugeordnet, welche für die automatisierte Ausführung notwendig sind. Dies wird durch den WebSphere Integration Developer realisiert. Die technische Implementierung der einzelnen Services wird mit Hilfe des WebSphere Enterprise Service Bus umgesetzt. Nachdem der Geschäftsprozess mit Services hinterlegt ist, kann er durch den WebSphere Process Server ausgeführt werden. Dies wird auch als Choreographie des Geschäftsprozesses bezeichnet. Die ausgeführten Prozesse können über den WebSphere Monitor überwacht werden. Die gesammelten Informationen können wiederum zur Optimierung der Geschäftsprozesse genutzt werden. Das Zusammenspiel der einzelnen Anwendungen ist in Abbildung 8 graphisch dargestellt. Der WebSphere Process Server ist in dieser Abbildung nicht explizit abgebildet. Abbildung 8: Komponenten im BPM-Prozess 9

14 Der WebSphere Modeler basiert auf der Entwicklungsumgebung Eclipse. Neben der primären Aufgabe der graphischen Prozessmodellierung hat der Modeler weitere Funktionen. Er ermöglicht die Generierung vordefinierter oder angepasster Berichte auf Basis der Prozessdaten. Dies könnten beispielsweise Analyse- oder Ressourcenberichte sein. Eine weitere Funktion ist die Projektpublizierung. Diese ermöglicht es modellierte Geschäftsprozesse für externe Personen zugänglich zu machen. Diese Personen können auf Basis der Informationen die Prozesse bewerten und anpassen. Nachdem der Prozess im Modeler formal definiert wurde, kann dieser nun in den WebSphere Integration Developer, welcher ebenfalls auf Eclipse basiert, importiert werden. Die Modellierung eines Prozesses kann auch direkt im Integration Developer stattfinden. Hier werden den einzelnen Aktivitäten eines Prozesses die Services hinterlegt. Diese sind für die funktionale Ausführung des Prozesses verantwortlich. Weiterhin werden Geschäftsregeln für die spätere Choreographie hinterlegt, welche für den Ablauf des Prozesses verantwortlich sind. Nachdem ein Modell um Geschäftsregeln und Services erweitert wurde, ist eine Anpassung im Modeler nicht mehr möglich. Die Ursache hierfür liegt darin, dass Prozesse, welche im WebSphere Integratione Developer erstellt wurden, im Modeler nicht importiert werden können. Eine Anpassung kann lediglich im Integration Developer stattfinden. Während der Ausführung der Prozesse durch den Process Server können durch den WebSphere Monitor diese überwacht werden. Durch die Hinterlegung von Zielsetzungen kann die Effizienz der Prozesse bewertet werden. Die hier gewonnen Informationen können wiederum genutzt werden um die Prozessmodellierung im Modeler zu optimieren. 5 Zusammenfassung Im Rahmen dieser Seminararbeit wurde die technische Realisierung des Business Process Management anhand des Produktes WebSphere Process Server von IBM vorgestellt. Ein wesentlicher Aspekt des Produktes ist die offene Architektur, welche viele Server- und Datenbanksysteme unterstützt. Dabei wurde die Umsetzung auf Basis einer serviceorientierten Systemarchitektur genauer betrachtet, durch welche das System sehr flexibel in Bezug auf die Integration von Anwendungen ist. Desweiteren wurden produktspezifische Erweiterungen des BPEL-Standards beschrieben. Es wurde speziell die 10

15 Lösung der Integration von menschlichen Interaktionen im Rahmen von Geschäftsprozessen vorgestellt. Ferner wurde ein Überblick über die wichtigsten Komponenten zur Automatisierung von Prozessen gegeben. Beginnend bei der Modellierung über die Integration bis hin zur Überwachung der Prozesse wurden die wesentlichsten Funktionen der Komponenten beschrieben. 11

16 Literaturverzeichnis Gadatsch, Andreas (2007): Grundkurs Geschäftsprozess-Management. 5. Auflage, Vieweg, Wiesbaden. IBM (2009): WebSphere Process Server for Mulitplatforms Version Product Overview. ftp://ftp.software.ibm.com/software/websphere/integration/wps/library/pdf620/overview _wpsmp_en.pdf, Erstellungsdatum: , Abfragedatum: Peisl, Roland (2006): Geschäftsprozessmanagement mit IBM WebSphere. Erstellungsdatum: , Abfragedatum: Putte, Geert Van de; Gavin, Lee (2005): Technical Overview of WebSphere Process Server and WebSphere Integration Developer. Erstellungsdatum: , Abfragedatum: Sadtler, Carla; Borusu, Srinivasa Rao; Fastovets, Sergiy; Norelus, Ernese; Paone, Fabio; Yu, Dong (2008): Getting Started with IBM WebSphere ProcessServer and IBM WebSphere Enterprise Service Bus Part 1: Development. Erstellungsdatum: , Abfragedatum:

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