Konzepte, Architektur und Implementierung adaptiver Prozessmanagementsysteme

Prozessmanagementsysteme (PrMS) besitzen erhebliches Potential: Betriebliche Abläufe werden in Form von Prozessmodellen explizit repräsentiert und durch eine mächtige Laufzeitumgebung ausgeführt. Die aktive Steuerung und Überwachung macht die Abläufe transparent und jederzeit nachvollziehbar. Wissenschaftlich fundierte Konzepte, wie Korrektheitskriterien für Prozesse und deren Anwendung zur Modellier- und Ausführungszeit, vereinfachen die Umsetzung der Abläufe, erhöhen die Robustheit und verringern den Testaufwand im Vergleich zu herkömmlicher Softwareentwicklung. Trotz dieses Potentials werden PrMS im Vergleich zu Datenbankmanagementsystemen (DMBS) bisher jedoch kaum genutzt. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass wenig fundierte Systemarchitekturen die Praxistauglichkeit von PrMS stark einschränken. Dennoch ist die Architektur von PrMS im Gegensatz zu DBMS bisher kaum Forschungsgegenstand. Obwohl es für PrMS zu DBMS vergleichbare wissenschaftliche Konzepte gibt, etwa Prozessmetamodelle mit klar definierter Ausführungssemantik, fehlen Untersuchungen der technischen Umsetzung, realitätsnahe Implementierungen der Konzepte sowie Diskussionen zu deren Integration in reale Systemarchitekturen. Die vorliegende Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag, diese Lücke zwischen wissenschaftlichen Konzepten und umfassender Implementierung zu schließen. Aufbauend auf funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen werden innovative technische Konzepte für die Implementierung eines PrMS entwickelt, im Detail untersucht und evaluiert. Dabei werden insbesondere auch Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Anforderungen und technischen Konzepten berücksichtigt. Eine im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Systemarchitektur eines adaptiven PrMS integriert die technischen Konzepte. Eine umfassende Machbarkeitsimplementierung validiert die Architektur und die entwickelten Konzepte im praktischen Einsatz

Ergebnisbericht des Jahres 2001 des Projektes MuSofT Multimedia in der SoftwareTechnik

Das Vorhaben MuSofT - Multimedia in der Softwaretechnik wird seit dem 1. März 2001 vom Bundesministerium für Buildung und Wissenschaft im Rahmen des Programms Neue Medien in der Bildung gefördert. An diesem Vorhaben nehmen die folgenden Hochschulen teil: Fachhochschule Lübeck, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Universität Paderborn, Universität Dortmund, Universität Siegen, Universität Stuttgart und die Universität der Bundeswehr in München. Wir haben uns in diesem Projekt vorgenommen, die Ausbildung in der Softwaretechnik an den Stellen, an denen es sinnvoll erscheint, durch den Einsatz Neuer Medien zu nterstützen. Das Vorhaben wird bis zum Ende des Jahres 2003 laufen. Mit dieser Sammlung wollen wir nach etwa einjähriger Laufzeit die ersten Projektergebnisse vorstellen. Wir haben uns im Zeitplan des Projekts vorgenommen, gründlich über die verwendeten Konzepte und Lehrinhalte nachzudenken, die Frage der Plattformen gerade am Anfang nicht auszuklammern, aber auch zu überlegen, wie wir die Nachhaltigkeit unserer Entwicklungen schon während der Projektarbeit sichern können. Das alles und noch viel mehr ist in den Beiträgen dieser Sammlung diskutiert. Um von der Struktur gleichförmige Beiträge zu bekommen, haben wir eine grobe Gliederung vorgegeben, um gleichförmige Qualität zu erreichen, haben wir die Beiträge intern begutachten lassen; die Ergebnisse der Begutachtung sind in die vorliegenden Darstellungen eingeflossen

Implementierung und Verifikation eines Report-Browsers für Multidimensionale Datenbanken im Klinikumfeld

Die großen Datenmengen der klinischen Routine stellen für die medizinische Forschung ein großes Potenzial dar. So lassen sich zum Beispiel doppelte Erhebungen vermeiden oder Studienteilnehmer schneller finden. Sollen diese Daten genutzt werden, bedarf es geeigneter Werkzeuge und Prozesse. Im Rahmen des RWH Projektes der Medizinischen Uniklinik Heidelberg und dem GECKO Institut der Hochschule Heilbronn soll in dieser Arbeit ein Abfragewerkzeug für multidimensionale Datenbanken erstellt und verifiziert werden. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet die Wahl einer geeigneten Softwarearchitektur. Im Anschluss an eine Anforderungsanalyse wird das Abfragewerkzeug mit Hilfe von Java Technologien, wie dem Google Web Toolkit und dem Open Java API for OLAP, erstellt. Die Anforderungen werden mit zwei Anwendungsszenarien verifiziert. Der RWH Report-Browser konnte mit der festgelegten Architektur implementiert werden. Zum Erstellen von MDX Anfragen an das DataWarehouse wurde ein Anfragegenerator implementiert. Die Verifikation zeigt, dass der Report-Browser als Plattform für den Zugriff auf klinische Routinedaten geeignet ist. Eine gute Testbarkeit der Architektur konnte nachgewiesen werden

Prototypische Implementation einer oBPM-Ausführungsumgebung : basierend auf der NoSQL-Datenbank ArangoDB

Das Konzept von Prozessautomatisierungs-Systemen ist bereits seit Jahrzehnten ein fester Bestandteil von Geschäftsorganisationen. Mit den Jahren haben sich anhand verschiedener Einsatzgebiete unterschiedliche Konzepte entwickelt, wie und auf welche Weise Prozessmodelle definiert und in Automatisierungslösungen implementiert werden. Neben den traditionellen control-flow-basierten Prozessmodellen haben sich dokument- und artefakt-zentrische Modellierungskonzepte durchgesetzt. Diese stellen die Dokumente und Artefakte eines Prozesses in den Mittelpunkt und fokussieren sich weniger auf den statischen Control-Flow traditioneller Prozessmodelle. Zu den bereits bestehenden dokument-zentrischen Prozessmodellen hat sich das Konzept des Opportunistic Business Process Modeling (oBPM) dazu gesellt. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Software-Prototyp basierend auf dem Datenbanksystem ArangoDB implementiert, auf dessen Basis oBPM-basierte Prozessmodelle definiert und ausgeführt werden können. Mit Hilfe des umgesetzten Prototypen wird geprüft, inwiefern sich ArangoDB für die Umsetzung eines oBPMSystems eignet hinsichtlich der Performance, Skalierbarkeit und weiteren nichtfunktionalen Anforderungen. Dazu werden in dieser Arbeit in einem ersten Schritt die Anforderungen an ein oBPM-Modellierungs- und Ausführungssystem analysiert und zusammengefasst. In einem nächsten Schritt wird der Funktionsumfang und die Einsatzmöglichkeiten von ArangoDB geprüft, um auf dieser Basis die zu implementierende Datenstruktur zu planen. Danach werden verschiedene Varianten von möglichen Systemarchitekturen evaluiert und miteinander verglichen. Nach Abschluss der Analyse wird die Umsetzung der Implementation aufgezeigt, hinsichtlich der Datenstrukturen und Applikationsschnittstellen. Als letzter Teil dieser Arbeit wird aufgezeigt, wie die umgesetzte Implementation bezüglich der funktionalen Anforderungen, der Performance und der Skalierbarkeit getestet wird. Anhand des in dieser Arbeit implementierten Prototypen kann aufgezeigt werden, dass sich die verwendeten Software-Komponenten, im Speziellen ArangoDB, sehr gut für die Umsetzung eines oBPM-Systems eignen. Alle funktionalen Anforderungen können im Prototypen umgesetzt werden. Vor allem das Multi-Model-Konzept von ArangoDB, welches dokumenten- und graphen-basierte Datenbankkonzepte vereint, eignet sich gut um die in der Modellierung nach oBPM anfallenden Datenstrukturen zu persistieren. Mit Hilfe von Performancetests anhand verschiedener Benutzungsszenarien kann aufgezeigt werden, dass die vom implementierten Prototyp erreichte Performance und Skalierbarkeit nicht für den produktiven Betrieb genügend ist. Die Reaktionszeit des Systems unter hoher Last übersteigt die in den Testszenarien definierten Richtwerten von unter 2 Sekunden beträchtlich. Nichtsdestotrotz kann diese Arbeit aufzeigen, dass die Implementation eines oBPMbasierten Systems zur Modellierung und Ausführung von Prozessen in funktionaler Hinsicht möglich ist und dass sich das Datenbanksystem ArangoDB als zentrale Einheit einer oBPM-Umgebung bewährt