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E-Book

Strukturbasierte Verifikation von BPMN-Modellen

Autor	Jens Müller
Verlag	Vieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr	2011
Seitenanzahl	176 Seiten
ISBN	9783834881625
Format	PDF
Kopierschutz	Wasserzeichen
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	49,44 EUR

Jens Müller untersucht die Anforderungen, die Aussagen über die notwendige Beschaffenheit der Struktur von BPMN-Modellen mit Bezug auf deren inhaltliche Bedeutung machen. Er stellt neuartige Konzepte vor, die es ermöglichen, strukturell-inhaltliche Anforderungen mithilfe einer graphischen Modellierungsmethode zu gestalten spezifizieren und Geschäftsprozessmodelle in Bezug auf deren Einhaltung automatisch zu verifizieren.

Jens Müller promovierte im Fach Informatik an der Eberhard Karls Universität Tübingen bei Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Rosenstiel und Prof. Dr.-Ing. Wilhelm G. Spruth und arbeitet als Softwareentwickler in einem internationalen IT- und Beratungsunternehmen.

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Inhaltsverzeichnis

Danksagung	7
Inhaltsverzeichnis	8
Abbildungsverzeichnis	11
Listings	14
Zusammenfassung	15
1. Einleitung	16
1.1. Problemstellung	16
1.2. Lösungsansatz und Szenario	17
1.3. Aufbau der Arbeit	19
2. Grundlagen	21
2.1. Modellgetriebene Softwareentwicklung	21
2.1.1. Metamodellierung	21
2.2. Geschäftsprozessmanagement	22
2.2.1. Geschäftsprozess-, Workflowund Business-Process-Management	23
2.2.2. Geschäftsprozessund Workflow-Modellierung	24
2.2.3. Business Process Modeling Notation	25
2.2.3.1. Modellierungskonstrukte	25
2.3. Methoden wissensbasierter Systeme	27
2.3.1. Wissensbasierte Systeme und Expertensysteme	27
2.3.2. Formen der Inferenz	28
2.3.3. Logikbasierte Wissensrepräsentation	28
2.3.3.1. Semantisches Web	28
2.3.3.2. Resource Description Framework und Web Ontology Language	29
2.3.3.3. Reasoner und Abfragesprachen	29
2.3.4. Regelbasierte Systeme	30
3. Szenario: Modellierung und Adaption von Geschäftsprozessmodellen im Rahmen der Flugzeugwartung	31
3.1. Organisation und Ablauf der Flugzeugwartung am Beispiel eines mittelgroßen luftfahrttechnischen Betriebs	32
3.2. Teile zweifelhafter Herkunft	35
3.3. RFID-basierte Authentifikation von Flugzeugteilen	35
3.4. Szenariobeschreibung	36
3.4.1. Modellierung von Prozessmodellen im Rahmen der Flugzeugwartung	37
3.4.2. Adaption von Prozessmodellen im Rahmen der Flugzeugwartung	38
3.5. Probleme durch Verletzung von Anforderungen bei der Modellierung und Adaption	39
3.6. Anforderungen an eine Softwarelösung zur Erkennung von Problemen bei der Modellierung und Adaption	41
4. Semantische Geschäftsprozessmodellierung auf Basis von BPMN und MOF	43
4.1. Vergleich zwischen (Meta-) Modellen und Ontologien	45
4.1.1. Gemeinsamkeiten	46
4.1.2. Unterschiede	46
4.2. Repräsentation von Ontologien auf Basis von MOF	49
4.2.1. Ontology Definition Metamodel	49
4.2.2. Zugriff auf OWL-Ontologien im Process Composer	50
4.3. Interne Repräsentation semantischer Anreicherungen	51
4.4. Implementierung	53
4.4.1. OWLund ExtendedBPMN-Metamodell	53
4.4.2. Graphisches Modellierungswerkzeug für OWL-Ontologien	54
4.4.3. Modifikation des Modellierungswerkzeugs	54
4.5. Stand der Wissenschaft und Technik	55
5. Modellierung von Anforderungen an BPMN-Modelle	59
5.1. Methode zur Modellierung von Anforderungen	60
5.1.1. Modellierung struktureller Muster	61
5.1.2. Modellierung von Bedingungsausdrücken	62
5.2. Process Pattern Modeling Language	64
5.2.1. Generische Tasks	65
5.2.2. Generische Ereignisse	67
5.2.3. Generische Gateways	68
5.2.4. Divergierender exklusiver Gateway	69
5.2.5. Verbindungsobjekte	69
5.2.5.1. Sequenzflüsse	69
5.2.5.2. Bedingte Sequenzflüsse	70
5.2.5.3. Flexible Sequenzflüsse	71
5.2.6. Einund ausgehende Musterkonnektoren	73
5.2.7. Musterreferenz	75
5.3. Process Constraint Modelling Language	76
5.3.1. Existenzielle Bedingungen	77
5.3.2. Temporale Bedingungen	79
5.3.3. Logische Operatoren	82
5.4. Implementierung	82
5.4.1. Pattern Composer	82
5.4.2. Constraint Composer	84
5.4.3. Verknüpfung von BPMN-Modellen mit Bedingungsausdrücken	85
5.5. Stand der Wissenschaft und Technik	86
6. Suche nach Instanzen struktureller Muster in BPMN-Modellen	89
6.1. Verwendung der MOIN Query Language	92
6.2. Verwendung regelbasierter Systeme	95
6.2.1. Transformation von PPML-Modellen in Drools-Regeln	97
6.2.1.1. Einund ausgehende Musterkonnektoren	97
6.2.1.2. Generische Tasks	98
6.2.1.3. Generische Ereignisse und generische Gateways	99
6.2.1.4. Sequenzflüsse	100
6.2.1.5. Bedingte Sequenzflüsse	101
6.2.1.6. Flexible Sequenzflüsse	101
6.2.1.7. Erzeugung der Konklusion von Drools-Regeln	103
6.2.2. Ablauf der musterbasierten Suche	104
6.3. Verwendung von Techniken aus dem Bereich des semantischen Webs	104
6.3.1. Transformation von BPMN-Modellen in OWL-Ontologien	104
6.3.2. Transformation von PPML-Modellen in konjunktive Anfragen	106
6.3.2.1. Generische Tasks	107
6.3.2.2. Sequenzflüsse und flexible Sequenzflüsse	109
6.3.3. Bestimmung von Einund Ausgangsobjekten	109
6.3.4. Ablauf der musterbasierten Suche	110
6.4. Implementierung: Mustertransformatoren und Mustersucher	110
6.5. Stand der Wissenschaft und Technik	111
7. Auswertung musterbasierter Bedingungen an BPMN-Modelle	113
7.1. Auswertung existenzieller Bedingungen	113
7.2. Auswertung temporaler Bedingungen	114
7.2.1. Transformation von BPMN-Modellen in PROMELA-Programme	115
7.2.1.1. Sequenzflüsse	116
7.2.1.2. Tasks und Ereignisse	117
7.2.1.3. Exklusive Gateways	117
7.2.1.4. Zusammenführungen (exklusiver Pfade)	118
7.2.1.5. Parallele Gateways	119
7.2.1.6. Zusammenführungen (paralleler Pfade)	120
7.2.2. Transformation musterbasierter Bedingungen in LTL-Formeln	121
7.2.3. Direktnachfolger, Direktvorgänger und (negierte) Direktabfolge	125
7.2.4. Optimierungsmaßnahmen bei der Generierung von PROMELA-Programmen	125
7.3. Auswertung von Bedingungsausdrücken	127
7.4. Implementierung: Constraint Checker	128
7.4.1. Komponente: Constraint Checker	128
7.4.2. Komponente: Modellprüfer (Spin)	130
7.5. Stand der Wissenschaft und Technik	134
8. Validierung	137
8.1. Anwendung der entwickelten Konzepte im Rahmen des Szenarios	137
8.1.1. Erstellung einer Ontologie zur Beschreibung von Konzepten im Bereich der Flugzeugwartung	138
8.1.2. Modellierung musterbasierter Bedingungen an Geschäftsprozessmodelle im Bereich der Flugzeugwartung	138
8.1.3. Modellierung und automatische Verifikation von Geschäftsprozessmodellen im Bereich der Flugzeugwartung	142
8.1.4. Adaption von Geschäftsprozessmodellen im Bereich der Flugzeugwartung	151
8.2. Leistungsmessung	155
8.2.1. Vorgehensweise	155
8.2.2. Testsystem	156
8.2.3. Ergebnisse	156
8.3. Externe Veröffentlichung und interne Verwertung der Ergebnisse	160
9. Fazit	161
9.1. Zusammenfassung und wissenschaftlicher Beitrag	161
9.2. Ausblick	164
A. Zusätzliche Abbildungen	165
A.1. BPMN-Metamodell	165
A.2. OWL-Metamodell	166
A.3. ExtendedBPMN-Metamodell	167
A.4. Process Constraint Definition Metamodel	168
A.5. Übersetzung generischer Ereignisse und Gateways	171
A.6. Begleitpapiere	172
Akronyme	173
Literaturverzeichnis	175
Internetseitenverzeichnis	186

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