Handling transactional business services.

This article discusses the handling of transactional business services, which are service compositions that orchestrate and coordinate underlying services to process a high-level business activity. The main contribution made in this article is the presentation of the pattern TBS handler, which describes how one can implement a transactional business service (TBS). This pattern functions as an overview pattern for a complete pattern language that is outlined in the text. This pattern language provides the appropriate ingredients for the implementation of a TBS. It is presented using thumbnails.

Integrating semantic business process management and viewbased modeling

Mit dem zunehmenden Interesse an Service Orientierten Architekturen und den damit verbundenen Technologien, wie zum Beispiel Web Services und der Business Process Execution Language (BPEL), hat Geschäftsprozessmanagement in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Dennoch besteht eine Kluft zwischen der Gestaltung von Geschäftsprozessen, wie sie von ExpertInnen der Geschäftswelt durchgeführt wird, und deren Ausführung, die von IT-ExpertInnen umgesetzt und gewartet wird. Derzeit gibt es intensive Forschungsansätze im Bereich semantischer Technologien, die hohe Automatisierbarkeit versprechen, sodass diese Kluft weitgehend oder sogar vollständig überwunden werden soll. Erreicht werden soll dies durch eine wohldefinierte Wissensrepräsentation, die logisches Schließen erlaubt, auf der einen Seite sowie Generation von ausführbarem Code auf der anderen Seite. In dieser Magisterarbeit analyisieren wir die Möglichkeiten, ontologisiertes Wissen in ausführbaren Code zu übersetzen und präsentieren einen allgemeinen Entwicklungsprozess, der die Möglichkeiten von Modellgetriebener Softwareentwicklung (Model Driven Software Development, MDSD) nützt, um dieses Ziel zu erreichen. Dieser allgemeine Prozess wird dann an Hand einer konkreten Implementierung im Rahmen des SemBiz Projekts evaluiert. Im Rahmen des Projektes gibt es eine Semantische Schicht, basierend auf der Web Service Modeling Ontology (WSMO), die Abfrage und Schließen über die Prozesse der Wissensbasis ermöglicht, und eine Modellgetriebene Schicht basierend auf dem Eclipse Modeling Framework (EMF), die für Prozessabstraktion und Codegenerierung verwendet wird.With the increasing interest in Service Oriented Architectures and related technologies, such as Web Services and the Business Process Execution Language (BPEL), Business Process Management (BPM) has become more and more important in recent years. However, there still exists a gap between Business Process Modeling, as it is done by business experts, and Business Process Deployment and Execution, as it is maintained by IT Experts. Currently, a lot of research is going on in the field of semantic technologies, which promise to enable a high level of automation to narrow or even close this gap. This should be achieved through a well-defined knowledge representation which allows reasoning on the one hand and generation of executable code on the other hand. In this thesis, we analyze the options to transfer ontologized knowledge representations into executable code and suggest a generic engineering process model using the facilities of Model Driven Software Development (MDSD) to fulfill this goal. This generic process is evaluated by introducing a concrete implementation done for the SemBiz project, where a semantic layer based on the Web Service Modeling Ontology (WSMO) is used for querying and reasoning over the process space, and a MDSD layer based on Eclipse Modeling Framework (EMF) is used for process abstraction and code generation

A pattern language for evolution reuse in component-based software architectures

Context: Modern software systems are prone to a continuous evolution under frequently varying requirements and changes in operational environments. Architecture-Centric Software Evolution (ACSE) enables changes in a system’s structure and behaviour while maintaining a global view of the software to address evolution-centric trade-offs. Lehman’s law of continuing change demands for long-living and continuously evolving architectures to prolong the productive life and economic value of software. Also some industrial research shows that evolution reuse can save approximately 40% effort of change implementation in ACSE process. However, a systematic review of existing research suggests a lack of solution(s) to support a continuous integration of reuse knowledge in ACSE process to promote evolution-off-the-shelf in software architectures. Objectives: We aim to unify the concepts of software repository mining and software evolution to discover evolution-reuse knowledge that can be shared and reused to guide ACSE. Method: We exploit repository mining techniques (also architecture change mining) that investigates architecture change logs to discover change operationalisation and patterns. We apply software evolution concepts (also architecture change execution) to support pattern-driven reuse in ACSE. Architecture change patterns support composition and application of a pattern language that exploits patterns and their relations to express evolution-reuse knowledge. Pattern language composition is enabled with a continuous discovery of patterns from architecture change logs and formalising relations among discovered patterns. Pattern language application is supported with an incremental selection and application of patterns to achieve reuse in ACSE. The novelty of the research lies with a framework PatEvol that supports a round-trip approach for a continuous acquisition (mining) and application (execution) of reuse knowledge to enable ACSE. Prototype support enables customisation and (semi-) automation for the evolution process. Results: We evaluated the results based on the ISO/IEC 9126 - 1 quality model and a case study based validation of the architecture change mining and change execution processes. We observe consistency and reusability of change support with pattern-driven architecture evolution. Change patterns support efficiency for architecture evolution process but lack a fine-granular change implementation. A critical challenge lies with the selection of appropriate patterns to form a pattern language during evolution. Conclusions: The pattern language itself continuously evolves with an incremental discovery of new patterns from change logs over time. A systematic identification and resolution of change anti-patterns define the scope for future research

Graph-based Pattern Matching and Discovery for Process-centric Service Architecture Design and Integration

Process automation and applications integration initiatives are often complex and involve significant resources in large organisations. The increasing adoption of service-based architectures to solve integration problems and the widely accepted practice of utilising patterns as a medium to reuse design knowledge motivated the definition of this work. In this work a pattern-based framework and techniques providing automation and structure to address the process and application integration problem are proposed. The framework is a layered architecture providing modelling and traceability support to different abstraction layers of the integration problem. To define new services - building blocks of the integration solution - the framework includes techniques to identify process patterns in concrete process models. Graphs and graph morphisms provide a formal basis to represent patterns and their relation to models. A family of graph-based algorithms support automation during matching and discovery of patterns in layered process service models. The framework and techniques are demonstrated in a case study. The algorithms implementing the pattern matching and discovery techniques are investigated through a set of experiments from an empirical evaluation. Observations from conducted interviews to practitioners provide suggestions to enhance the proposed techniques and direct future work regarding analysis tasks in process integration initiatives

Unterstützung von Integrationsdienstleistungen durch abstrakte Integrationsmuster

Integration ist eine fortwährende Aufgabe in betrieblichen Informationssystemen. Durch den Einsatz verschiedener personeller und maschineller Aufgabenträger kommt es zu wiederkehrenden Integrationsproblemen, die vorrangig durch externe Dienstleister gelöst werden. Das zentrale Problem dieser Arbeit ist, dass in der Wissenschaft diskutiertes Lösungswissen in Form von Mustern existiert, aber keinen Eingang in die Praxis findet. Um dieses Problem zu untersuchen, wurde eine qualitative empirische Untersuchung durchgeführt, welche erstmals im deutschsprachigen Raum Wirkungszusammenhänge und Entscheidungsmechanismen in Integrationsprojekten analysiert. Als Ergebnis der qualitativen Erhebung kann festgehalten werden, dass dem Dienstleistungscharakter der Integration bisher zu wenig Beachtung geschenkt wurde und dass Integrationsmuster nicht eingesetzt werden, weil der Abstraktionsgrad des so konservierten Lösungswissens nicht zum Abstraktionsgrad der Problemstellungen passt. Deshalb definiert die Arbeit zunächst ein Dienstleistungsmodell der Integration, welches sich auf die empirische Untersuchung stützt. Danach wird auf der Grundla-ge einer eigenschaftsbasierten Definition von Integrationsmustern eine Grundmenge an Mustern aus der Literatur extrahiert, die weiter abstrahiert werden. Als Abstraktionsprinzipien werden die Klassifikation und die Generalisierung eingesetzt. Abstrakte Integrationsmuster können als Ressourcen in ein Dienstleistungsmodell eingehen. Für die Klassifikation wurde ein erweiterbares und flexibles Klassifikationsverfahren – die Facettenklassifikation – gewählt. Diese ermöglicht jederzeit das Hinzufügen weiterer Facetten. Die Einordnung eines Musters muss nur innerhalb einer Facette disjunkt sein, es kann aber in andere Facetten eingeordnet werden. Die verwendeten Facetten entstammen sowohl dem Problem als auch dem Lösungsbereich. Jeder Facette liegt eine umfassende Analyse zugrunde. Die Klassifikation bildet den Ausgangspunkt der erneuten Generalisierung. Muster mit ähnlichen bzw. identischen Ausprägungen werden erfasst und auf ein gemeinsames Konzept untersucht. Diese Generalisierung wurde exemplarisch für zwei Mustergruppen durchgeführt. Dabei wurden die beiden abstrakten Integrationsmuster „zusätzlicher Zugriffspunkt“ sowie „Vermittler“ identifiziert. Die entwickelten Konzepte flossen in eine umfangreiche Evaluation ein, welche am Beispiel einer konkreten Dienstleistung im Bereich der E-Procurement-Integration durchgeführt wurde. Die Unabhängigkeit der Bewertung konnte dadurch sichergestellt werden, dass weder der Dienstleister noch der Kunde an der zuvor durchgeführten empirischen Untersuchung beteiligt waren. Der erarbeitete Lösungsvorschlag wurde in einer Laborumgebung implementiert. Das vollständige Integrationsszenario ist dabei auf der Basis einer Virtualisierungsumgebung realitätsnah nachgebildet worden. Neben Instanzen der Kundensysteme mit identischem Versions- und Patch-Stand kamen auch Datenbestände aus Produktivsystemen zum Einsatz. Die Integrationshilfsmittel wurden ebenfalls in der Laborumgebung eingerichtet. Durch abstrakte Integrationsmuster verbessert sich die Dienstleistungserbringung. Auf der Kundenseite bewirkt dies eine Verbesserungen der Integrations- und Unternehmensarchitektur sowie die Erschließung weiteren Verbesserungspotenzials. Für den Dienstleister ergibt sich neben einem veränderten Dienstleistungsmodell vor allem die Möglichkeit, einmalige Angebote in ein konfigurierbares Standarddienstleistungsangebot zu überführen. Zusätzlich kann eine verbesserte Ressourcennutzung (vor allem der Humanressourcen) anhand des veränderten Dienstleistungsmodells nachgewiesen werden. Im Rahmen der Arbeit konnte so ein Ansatz entwickelt werden, der die empirisch belegten Abstraktionsprobleme behebt und die Einsetzbarkeit von bestehendem Lösungswissen verbessert. Gleichzeitig werden die Wirkungsmechanismen und Entscheidungszusammenhänge durch das Dienstleistungsmodell besser erfass-, erklär- und vor allem planbar

Über die Anwendung des service-orientierten Architekturstils auf heterogene Anwendungslandschaften

This thesis investigates the application of the service-oriented architectural style in the context of industrial enterprises. This style provides a commonly perceived paradigm for organizing distributed software systems. However, beyond general attention to this style, there are only few descriptions of the difference between service orientation and more mature styles, such as component orientation. This dissertation argues that the service-oriented style is an approach that centralizes control over distributed functionality that is provided by the application systems of an organization. This means that service orientation is a paradigm for application integration. Moreover, we argue that it is not possible to fully formalize the inherent principles of service orientation as part of an architectural style description. In fact, soft design principles are a differentiator of this style. These principles, however, are rarely applied in the context of industrial enterprises. This is why we analyze how such design principles could be objectively described and what attention should be paid to them. This analysis is performed by categorizing the potential benefits of this style and assigning the respective underlying principles to the identified benefits. Subsequently, a reference architecture is defined on the basis of these findings. This architecture focuses on structuring service-oriented applications - so-called composite applications. In order to apply the defined reference architecture in the context of actual projects, we describe a design methodology for composite applications. This design methodology focuses on using business processes for designing various types of services and on describing their interconnections by the reference architecture. To achieve this, a service design algorithm is included that derives services from business processes by incorporating the results of a statistical analysis of service design principles. The result of this methodology is a platform-independent design of a composite application. It considers the restrictions of the application landscape in which a composite will be deployed. To permit the realization of composite applications, we informally map the platform-independent reference architecture to a platform that is widely used in industrial enterprises. This mapping is, together with the design methodology and the reference architecture, applied to an industry-scale use case. This way, the applicability of the concepts is demonstrated.Diese Dissertation untersucht, wie der service-orientierte Architekturstil von großen Konzernen angewandt werden kann. Dieser Architekturstil strukturiert verteilte Systeme. Neben allgemeiner Aufmerksamkeit sind jedoch nur wenige Beschreibungen verfügbar, die zeigen, wie sich dieser Stil von anderen - so z.B. von dem der Komponentenorientierung - absetzt. Die vorliegende Arbeit beschreibt, dass der service-orientierte Stil ein Ansatz zur Kontrollzentralisierung ist. Dabei zentralisiert er die Kontrolle über die Funktionalität, die von den Applikationssystemen einer Organisation bereitgestellt wird. Daher kann er auch als Integrationsansatz verstanden werden. Zusätzlich ist es nicht möglich, alle Prinzipien des service-orientierten Stils als Architekturstil zu beschreiben. Tatsächlich stellen weiche Designprinzipien das Alleinstellungsmerkmal dieses Stils dar. Diese Prinzipien werden allerdings von großen Organisationen kaum angewendet. Diese Dissertation untersucht deshalb den Stellenwert der einzelnen Prinzipien und beschreibt, wie sie objektiviert werden können. In dieser Untersuchung werden die möglichen Vorteile dieses Architekturstils zunächst kategorisiert. Danach werden diesen potentiellen Vorteilen die Prinzipien zugewiesen, die zu ihrer Erlangung beitragen. Auf Basis dieser Analyse wird danach eine Referenzarchitektur erstellt. Diese Architektur beschreibt eine Struktur für service-orientierte Applikationen, so genannte composite applications, die es erlaubt weiche Designprinzipien zu berücksichtigen. Um diese Referenzarchitektur auf reelle Problemstellungen anwenden zu können, wird außerdem eine Methodik zum Design von composite applications beschrieben. Im Fokus dieser Methodik steht es, Geschäftsprozesse als Ausgangspunkt für das Design von Services zu benutzen und deren Verbindungen zu beschreiben. Dabei orientiert sie sich an den möglichen Verbindungen, die von der Referenzarchitektur definiert werden. Um dies zu erreichen ist außerdem ein Algorithmus für das Design von Services enthalten. Dieser Algorithmus leitet aus Geschäftsprozessen Services ab und berücksichtigt dabei die Ergebnisse einer statistischen Auswertung, die die Wiederverwendbarkeit von Services als Untersuchungsziel hat. Das Ergebnis dieser Methodik ist das plattformunabhängige Design einer composite application. Dieses Design ist an einem Geschäftsprozess orientiert, berücksichtigt aber auch die Einschränkungen der Systemlandschaft, in der die Applikation betrieben werden soll. Um auf der Basis eines solchen Designs eine composite application erstellen zu können, ist weiterhin eine informelle Abbildung der plattformunabhängigen Architektur auf eine häufig eingesetzte Plattform in der Arbeit beschrieben. Zusammen mit der Methodik und der Referenzarchitektur wird diese Abbildung dann auf ein industrielles Fallbeispiel angewandt. Auf diese Weise wird die Anwendbarkeit der beschriebenen Konzepte demonstriert