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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-47791
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2010/4779/


Dienstbeschreibungsnetze als Modellierungstechnik für dienstbasierte Geschäftsprozesse

Service Description Nets as Modeling Technique for Service-Based Business Processes

Ortmann, Jan F.

pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (5.788 KB) 


SWD-Schlagwörter: Prozessanalyse <Prozessmanagement> , Prozessmanagement , Gefärbtes Petri-Netz , Petri-Netz , Algebraische Struktur , Dienst <Informatik>
Freie Schlagwörter (Deutsch): Referenznetze , Dienstbeschreibungsnetze , Free-Choice-Petrinetz
Freie Schlagwörter (Englisch): Reference Nets , Service Description Nets , Free-Choice Petri Nets
Basisklassifikation: 54.10
Institut: Informatik
DDC-Sachgruppe: Informatik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Moldt, Daniel (Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 18.06.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 27.09.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Die Modellierung komplexer dienstbasierter Systeme gewinnt mit zunehmender Verbreitung solcher Systeme stark an Bedeutung. Gerade die Komplexität solcher Systeme und die Vielzahl an der Entwicklung beteiligter Partner machen eine präzise Modellierung notwendig. Ein abstraktes Modell, das ein technisches System zwar konzeptionell abbildet, dieses aber nicht technisch umsetzt, birgt die Gefahr, nicht der technischen Implementation zu entsprechen oder schnell zu veralten.

Die Forderung nach einem präzisen Ausdrucksmittel auf der einen Seite und nach einem ausführbaren Modell auf der anderen Seite führt zwangsläufig zu einer formalen Modellierungstechnik. Diesem Umstand wird noch zusätzlich Nachdruck dadurch verliehen, dass Werkzeuge in der Lage sein sollten festzustellen, ob ein Modell grob fehlerhaft ist. Petrinetze und speziell Workflownetze besitzen bereits eine große Verbreitung bei der Modellierung von Workflows und Abläufen in Unternehmen. Da dienstbasierte Geschäftsprozesse ebenfalls solche Abläufe abbilden, liegt es nahe, auf den etablierten Konzepten der Workflownetze aufbauend einen Formalismus zur Modellierung dienstbasierter Systeme zur Umsetzung von Geschäftsprozessen zu erstellen. Dies erfolgt im Rahmen dieser Arbeit durch die eingeführten Dienstbeschreibungsnetze, die die bei der Modellierung von Workflows eingesetzten Workflownetze um die Möglichkeit erweitern, Daten und ihre Manipulation im Netz zu modellieren, so dass hierdurch das Verhalten von Diensten in einer realen Umwelt dargestellt werden kann.

Die Darstellung von Daten und Nebenläufigkeit in Abläufen führt häufig dazu, dass die Analysierbarkeit der Abläufe nicht mehr gewährleistet ist. Aus diesem Grund wird die Ausdrucksmächtigkeit von Dienstbeschreibungsnetzen auf elementare Dienstbeschreibungsnetze mit Free-Choice-Eigenschaft eingeschränkt, die einen Kompromiss zwischen Modellierungsmächtigkeit und Analysierbarkeit darstellen. Für diese Netzklasse lässt sich dann zeigen, dass sie beschränkt ist und dass die so modellierten Dienste bei einem Aufruf stets mit einer Antwort terminieren. Eine weitergehende Analyse erfordert dann jedoch die Betrachtung der Veränderungen auf den Daten. Selbst für Dienstbeschreibungsnetze, in denen jede mögliche Schaltfolge endlich ist, führen die hieraus resultierenden Fragestellung im Allgemeinen schnell zu sehr großen und praktisch nicht mehr beherrschbaren Zustandsräumen. Um diese Zustandsräume zu reduzieren, werden elementare Dienstbeschreibungsnetze sequentialisiert, was einer Elimination der Nebenläufigkeit entspricht. Der resultierende Zustandsraum ist dabei häufig deutlich kleiner.

Die praktische Verwendung von Dienstbeschreibungsnetzen rundet deren Betrachtung in dieser Arbeit ab. Hierbei wird der Frage nachgegangen, wie Netze zur Modellierung von dienstbasierten Systemen eingesetzt werden können und welche Ergebnisse sich hieraus ergeben. Unter Bezugnahme auf bestehende Modellierungsansätze und Vorgehensweisen wird die Verwendung von Dienstbeschreibungsnetzen diskutiert.
Kurzfassung auf Englisch: Modeling complex service-based systems is becoming increasingly important as those system are becoming widely used. The complexity of such systems together with the variety of partners involved make a precise modelling necessary. An abstract model, however, that reflects a technical system conceptually yet lacks the potential to directly implement the system, bears the risk not to reflect the technical implementation or to become quickly obsolete.

The demand for precise means of expression on the one hand and an executable model on the other hand necessarily leads to a formal modelling
technique. This is emphasised by the fact that tools should be able to detect major flaws in a model. Petri nets in general and Workflow nets in particular are widely used for modelling workflows und processes in organisations. As service-based business processes represent the same kind of processes, it is a logical consequence to base a new formalism for the modelling of service-based systems on the well estabilshed concepts of Workflow nets. This is achieved in the course of this thesis by the introduction of service description nets. They extend the expressiveness of Workflow nets used for modelling workflows by means to model data and its manipulation within the net allowing for the direct representation of real world service behavior by the net.

Allowing for the representation of data together with the possibility to model concurrency often leads to reduced analyzability of processes. For this reason the expressiveness of ordinary service description nets is reduced to elementary service description nets with the Free-Choice property. They represent a compromise between the expressiveness of the modelling technique und its analyzability. For this class of nets it can be shown that it is bounded and that each call to a service modelled by such a net returns eventually with a response. A further analysis, however, requires an examination of the change that occurs on the data. Even for service description nets where each firing sequence is finite the resulting questions will most likely lead to state spaces that are very large and often no longer practically manageable. To reduce these state spaces elementary service description nets are sequentialized resulting in an elimination of their concurrency. The resulting state space is in most cases considerably smaller.

The practical use of service description nets completes the treatment of service description nets in this thesis. Here, it will be examined how nets can be used to model service-based systems and which findings may result from this. In reference to existing approaches to model service-based systems, the use of service description nets will be studied.

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