Automatyzacja procesów biznesowych mgr inż. Krystyna Dziubich krystyna.dziubich@eti.pg.gda.pl K.Dziubich, WETI slajd: 2
Monitorowanie i analiza przepływu pracy Przykłady narzędzi do administracji i monitorowania Inżynieria wsteczna procesów biznesowych Deadlines Zarządzanie błędami Cykl życia procesu Sesja użytkownika Zapytania do procesów Kontener klucza Zapis zdarzeń Monitorowanie kolekcji procesów Raporty idei Naprawa procesu K.Dziubich, WETI slajd: 3
Przykłady narzędzi do administracji i monitorowania K.Dziubich, WETI slajd: 4 ARIS -Automated Process Discovery (demo) http://www.softwareag.com/corporate/res/demos/default.asp
K.Dziubich, WETI slajd: 5 Inżynieria wsteczna procesów biznesowych Modelowanie procesów biznesowych bazuje na założeniu niepodzielności, określonym czasie wykonania, itd.. Niepoprawne założenia owocują nieoptymalnymi modelami procesu. WFMS pozwalana na dostęp do faktycznego stanu (monitoring) jak również historii (nadzór, audyt) każdego z procesów. Analizując zapisy zdarzeń dostarcza się rzeczywistych danych dla optymalizacji modelu procesu (re-engineering) Monitorowanie (ręczne lub automatyczne) pojedynczych procesów lub instancji tego samego modelu pozwala wykryć niewłaściwe sytuacje i odpowiednio na nie reagować (powtórne przypisanie pracy)
Terminy końcowe (Deadlines) Większość procesów musi zostać wykonana w określonym czasie aby spełnić wymogi jakościowe firmy dlatego WFMS umożliwiają określenie... limitu czasu na poziomie modelu procesu i na poziomie czynności... akcji jakie powinny zostać podjęte po przekroczeniu limitu czasu typową akcją jest powiadomienie kogoś, kto ma podjąć dalsze poprawne akcje - funkcja powiadamiania (notification) przetwarzanie (obróbka) deadlines jest zwana eskalacją (escalation) - terminy końcowe mogą być określane dla akcji związanych z eskalacją - eskalacje są realizowane przez powiadomienie procesu administratora zmierzony czas wykrycia sytuacji out-of-line może być:... całkowitym czasem monitorowania czynności - od jej zaplanowania, wystąpienia na liście zadań, od rozpoczęcia wykonywania,. K.Dziubich, WETI slajd: 6
Zarządzanie błędami Większość błędów może wystąpić w trakcie działania workflow implementacja czynności nie może zostać znaleziona; implementacja czynności zwraca błędne typy danych do kontenera wyjściowego, wybrany użytkownik nie ma uprawnień do jej wykonania Aby poradzić sobie z takimi sytuacjami WFMS dostarcza akcje domyślne (default actions): wprowadzenie czynności w stan InError poinformowanie procesu administratora o konieczności naprawienia takiej sytuacji Czasami akcje domyślne muszą zostać nadpisane bardziej specyficznymi akcjami które należy podjąć Można to zrealizować na poziomie procesu lub na poziomie czynności K.Dziubich, WETI slajd: 7
Cykl życia procesu Model cyklu życia procesu, czynności i listy zadań jest wykorzystywany przez WFMS do zarządzania przepływem sterowania procesu, współpracy z użytkownikiem i aplikacjami zewnętrznymi K.Dziubich, WETI slajd: 8
Sesja użytkownika ustanawiana dla użytkownika pracującego z WFMS zapoczątkowywana przez uruchomienie odpowiedniego komponentu WFMS i podanie identyfikatora użytkownika oraz jego hasła zakłada się, iż wszystkie żądania w ramach sesji pochodzą od danego zalogowanego użytkownika sesja jest kończona... gdy użytkownik prawidłowo zakończy swoją sesję... automatycznie gdy użytkownik jest nieaktywyny przez określony czas - wykorzystywane do ograniczenia zbędnego blokowania zasobów - do obniżenia ryzyka nieautoryzowanego dostępu (gdy użytkownik zapomni zakończyć sesję) K.Dziubich, WETI slajd: 9
Zapytania do procesów mają na celu zlokalizowanie określonego procesu lub zbioru procesów wyróżniamy dwa rodzaje kryteriów wyboru: operacyjne np. data startu, stan, procesu (najczęściej wykorzystywane przez proces administratora) biznesowe np. nazwa klienta, numer zamówienia (najczęściej wykorzystywane przez użytkowników biznesowych - personel call center) zapytanie zwraca identyfikator procesu, który może być wykorzystany do: uruchomienia procesu monitorującego lub do uzyskania innych danych o tym procesie - możliwe są zapytania przewidujące np. czas do zakończenia danego procesu przedstawienia szczegółowej historii wykonania procesu (na bazie obiektu zapisu zdarzeń audit trail ) K.Dziubich, WETI slajd: 10
Kontener klucza Model procesu może posiadać przypisany kontener klucza key container, który może być wypełniany przez zwykły mechanizm przepływu danych. Wykorzystywany do zlokalizowania instancji procesu przez zapytania (bez znajomości identyfikatora procesu) K.Dziubich, WETI slajd: 11
Zapis zdarzeń: Struktura Wszystkie ważne zdarzenia w trakcie życia procesu mogą być zapisywane w rejestrze zapisu zdarzeń audit trail (np. utworzenie, start i zakończenie procesu) Przykładowe pola w strukturze zapisu zdarzeń: data i czas wystąpienia zdarzenia nazwa/identyfikator samego zdarzenia wnioskodawca wykonania takiej akcji zapisu zdarzenia (jakiś użytkownik WFMS) nazwa/identyfikator skojarzonej czynności, modelu procesu Kontener klucza przetrzymywany jest w strukturze zapisu zdarzeń w celu umożliwienia pełniejszej analizy historii wykonania. K.Dziubich, WETI slajd: 12
K.Dziubich, WETI slajd: 13 Zapis zdarzeń :cele Przykłady użycia audit trail : prawne wymogi utrzymania zapisu cyklu życia ważnych procesów biznesowych w przypadku katastrofy cykl życia będzie poddany audytowi rekord zapisu zdarzeń musi być często przetrzymywany przez wiele lat (linie lotnicze 30 lat) Dostarczenie statystycznych danych o procesach (dla ich pełniejszego powtórnego wykorzystania) średni czas trwania czynności lub procesów ścieżki przejścia przez model procesu Rejestry zapisów zdarzeń mogą dochodzić do wielkich rozmiarów dlatego WFMS muszą pozwalać na określenie jakie dane mają być rejestrowane w zapisach zdarzeń Szczególny wpływa na ilość danych ma: - Ilość i wielkość pól zapisywanych dla każdego zdarzenia; - Ilość zapisywanych zdarzeń (np.. tylko start i zakończenie, nie przerwania i restarty) WFMS muszą posiadać funkcje archiwizacji i odtwarzania W rozproszonych środowiskach musi być zapewniona możliwość konsolidowania określonych rekordów zapisów zdarzeń z różnych lokalizacji Przykład wszystkie rekordy dla określonego modelu procesu angażujące określonego użytkownika... Demo ARIS -Historical Process Analysis http://www.softwareag.com/corporate/res/demos/default.asp
Monitorowanie kolekcji procesów Powiadomienia ( notification ) są właściwe jeśli sytuacje wyjątkowe (out-of-line) występują nieoczekiwanie i rzadko w przeciwnym wypadku ludzie będą zalewani takimi powiadomieniami Celem funkcji monitorujących jest zapobieganie wystąpieniu pojedynczych sytuacji wyjątkowych monitorowane jest wykonywanie tylko wyznaczonych grup procesów fotki stanu procesu są wykonywane do śledzenia i graficznego reprezentowania obciążenia generowanego przez indywidualnych użytkowników lub przez grupy użytkowników można zdefiniować progi pod kątem obciążenia oraz akcje jakie mają zostać podjęte gdy ustalone progi zostaną przekroczone K.Dziubich, WETI slajd: 14 ARIS - Real-time Process Monitoring Demo -http://www.softwareag.com/corporate/res/demos/default.asp
Raporty idei/zasad Raporty prowadzone dla grup instancji określonego modelu procesu Przykłady: Stan każdej czynności wewnątrz każdej instancji w grupie Liczba bieżących instancji w grupie Min/Max/Średnia z - czasu wykonywania każdej czynności - Liczby przypisanych zadań na liście pracy Opierają się na zdefiniowanych progach... wyniki są przedstawiane za pomocą kolorów zachodzą akcje np. powiadamiania procesu administratora (zamiast indywidualnych powiadomień) Raporty idei dla listy zadań użytkownika lub grupy użytkowników Administrator może wycofać zadanie do wykonania z miejsca gdzie jest ich przydzielone zbyt wiele do miejsca gdzie jest ich za mało K.Dziubich, WETI slajd: 15
K.Dziubich, WETI slajd: 16 Naprawa procesu Administrator otrzymuje powiadomienie o błędnych sytuacjach WFMS muszą dostarczać funkcji do naprawienia takich sytuacji np.: Kontener wejścia i wyjścia musi mieć możliwość uaktualniania z zewnątrz - Np.. Wykonywanie czynności jest zaprzestane z powodu nieprawidłowych danych wejściowych wywołanych błędnym mapowaniem niewłaściwych wartości w kontenerze wyjściowym. Administrator musi ręcznie poprawić dane wejściowe dla przerwanej czynności. - Np..: Wykonywanie czynności zwraca nieprawidłowe dane wyjściowe i WFMS nie może kontynuować przetwarzania (analogicznie dla oceny warunku wyjścia, wykonania mapowania danych,...). Administrator może ręcznie poprawić dane wyjściowe. - Stan czynności musi mieć możliwość uaktualniania z zewnątrz - administrator może wymusić restart czynności (np. po naprawieniu jej wejścia) - administrator może wymusić zakończenie czynności (np. po naprawieniu jej wyjścia) i kontynuować przejście na podstawie ręcznie dostarczonych danych - Implementacja czynności musi być wymienialna dla wszystkich instancji działających w oparciu o model procesu
Możliwości rozwojowe systemów workflow Infrastruktura usług sieciowych Wykorzystanie DAML S Przykłady usług złożonych Service-Oriented Systems Cele Zastosowanie Opis usług Wyszukiwanie usług Kompozycja usług K.Dziubich, WETI slajd: 17
Infrastruktura usług sieciowych K.Dziubich, WETI slajd: 18
Wykorzystanie DAML - S DAML-S czyli DARPA agent markup language for services jest semantycznym metajęzykiem opisu usług sieciowych i powiązanych ontologii (obecnie znane i rozwijane jako OWL-S) K.Dziubich, WETI slajd: 19
Przykładowa usługa złożona 1 K.Dziubich, WETI slajd: 20
Przykładowa usługa złożona 2 K.Dziubich, WETI slajd: 21
Service-Oriented Systems Cele: automatyczne budowanie aplikacji o określonej funkcjonalności (usługi złożonej) na bazie dostępnych usług i jej automatyczne przebudowywanie (podmiana jednej usługi prostej na inną w czasie działania usługi złożonej) w celu jak najlepszego spełnienia postawionych wymagań. u1 u3 u2 u5 u1 usługa złożona u2 u4 u4.. un u6 u3 u5 K.Dziubich, WETI slajd: 22
Zastosowanie budowa przestrzeni inteligentnych; przetwarzanie wspierające procesy biznesowe dynamicznie dostosowujące się do zmieniającego się otoczenia (np. rynku); zmiana otoczenie i warunki przebudowane procesy procesy (biznesowe, organizacyjne) przebudowane lub nowe systemy systemy informatyczne Service-Oriented Systems K.Dziubich, WETI slajd: 23
Dla osiągnięcia celu należy: wprowadzić jednolicie rozumiany opis usług (specyfikujący również jej zachowanie), wypracować metody i narzędzia wyboru usług (optymalnych pod kątem spełnienia założonych wymagań) ze zbioru aktualnie dostępnych usług, wypracować metody i narzędzia automatycznej kompozycji usług złożonych z wybranych usług prostych. K.Dziubich, WETI slajd: 24
Opis usług Dlaczego WSDL i UDDI nie wystarcza? Nie wyczerpuje opisu wszystkich aspektów dotyczących zagadnienia. Europejski projekt SeCSE cel: opracowanie procesu projektowania zorientowanego na usługi oraz metod i narzędzi wspomagających ten proces (http://www.secse-project.eu/?page_id=12) - Agent-Actors - Core Model - Service Description - Service Discovery - Service Composition - Service Monitoring - Service Publication K.Dziubich, WETI slajd: 25
Wybór usług Ręczny (człowiek przeszukujący rejestry UDDI) Automatyczny (w oparciu o oferowane / poszukiwane funkcjonalności i założone ograniczenia): algorytmy doboru usług o łącznych parametrach zaspokajających założone QoS dla usługi złożonej [2] Algorytm łączący usługi z wykorzystaniem ontologii DAML-S [3] Jest to proces niezależny od kompozycji usług, jednak bardzo ważne jest aby sposób jego wykonania był wiarygodny. K.Dziubich, WETI slajd: 26
Kompozycja usług Statyczna (ręczna wykonywana przez człowieka) Dynamiczna (półautomatyczna) Workflow-Based Aggregation of Web Services usługa kontrakt kontrakt usługa proces agregacji YAWL zachowanie (YAWL) semantyka (OWL / WSDL-S) dodatkowe właściwości (osiągi, niezawodność, bezp.) warunki początkowe dla przeprowadzenia agregacji: black-box glass-box - parametry wej. i wyj. usługi złożonej - zachowanie procesu usługi złożonej K.Dziubich, WETI slajd: 27
Workflow-Based Aggregation of WebServices Fazy procesu agregacji: Tłumaczenie rzeczywistego opisu usługi (BPML+semantyka lub OWL-S) na kontrakt zawierający opis zachowania (YAWL) i informacje semantyczne (np. OWL) Analiza przepływu sterowania (YAWL workflow- wyjść i wejść) i przepływu danych (mechanizm łączenia danych wyjściowych z wejściowymi) wybranych usług dla wyznaczenia możliwości ich połączenia, Wygenerowanie kontraktu dla usługi złożonej, Osadzenie usługi złożonej jako rzeczywistej usługi sieciowej (opisanej przez OWL-S lub BPML+semantyka). K.Dziubich, WETI slajd: 28
Generowanie kontraktu Walidacja: Czy wszystkie procesy składowe mają podłączone swoje wejścia? TAK_- prawidłowy proces agregacji Istnieje co najmniej jeden proces o niepodłączonych wejściach? TAK - błędny proces agregacji Eliminacja powtórzeń: Absorpcja wchłonięcie ID i odpowiednia modyfikacja zachowania Eliminacja eliminacja nie podłączonych OD Join/Split eliminacja jeżeli jest tylko jeden link wejściowy / wyjściowy K.Dziubich, WETI slajd: 29
K.Dziubich, WETI slajd: 30 Workflow jako proces i orkiestracja usług sieciowych
scenariusze kontekstowe inteligentnych środowisk przepływu pracy Poszerzona gama aplikacji wymusza zapewnienie w znanych do tej pory środowiskach przepływu pracy wydajniejszej komunikacji, świadomości kontekstu i wzrostu funkcjonalności aplikacji. system usług dla inteligentnego domu w środowisku przetwarzania wszechobecnego [10, 15] daje ludziom możliwość swobodnego połączenia z dowolnymi usługami lub sieciami bez ograniczeń lokalizacyjnych i czasowych. Wymagana automatyczna selekcja i dynamiczna kompozycja. inteligentna fabryka (ang. e-factory) [16], która pozwala na automatyczną akwizycję i publikowanie informacji do wszystkich miejsc pracy w fabryce dzięki wbudowaniu w linię produkcyjną oraz jej otoczenie sensorów wysyłających bądź reagujących na zdarzenia zachodzące w tej przestrzeni. K.Dziubich, WETI slajd: 31
Inteligentne procesy przepływu pracy IP3 W celu zmiany klasycznego procesu przepływu pracy (P3) w przepływ świadomy kontekstu wymagane są pewne jego rozszerzenia i modyfikacje w istniejących architekturach i standardach dla systemów zarządzania przepływem pracy. Ten model zyskał w literaturze miano inteligentnych procesów przepływu pracy (IP3, ang. smart workflow) [11]. Definicję inteligentnego przepływu pracy opisującą aplikację dziedzinową określamy mianem scenariusza kontekstowego. Składa się on z dwóch komponentów: kontekstu i akcji. Kontekst jest sygnałem do uruchomienia akcji, a akcja stanowi zbiór czynności, które należy wykonać według określonych reguł dla spełnienia wymagań funkcjonalnych aplikacji. Kontekst odpowiada pewnej sytuacji czy zbiorowi warunków wraz z opisem reguł ich wystąpienia. Zaistnienie tych reguł w świecie rzeczywistym jest równoznaczne z zaistnieniem kontekstu. K.Dziubich, WETI slajd: 32
IP3 przykłady sieci Petri ego Ustandaryzowane języki do definiowania przepływów procesów pracy (np. WS- BPEL[7], XPDL[18], YAWL[1]) muszą zostać wzbogacone o możliwość wyrażenia informacji o sytuacji (kontekście) użytkownika czy obiektu jako warunek wykonania usługi w grafie przepływu. kontekst kontekst akcja akcja Prosty kontekst -> złożona akcja: zrównoleglenie Złożony kontekst: wzorzec simple merge -> prosta akcja kontekst akcja K.Dziubich, WETI slajd: 33 Złożony kontekst:proste złączenie (Simple Merge) -> złożona akcja: wybór wykluczający (Exclusive Choice)
Nowe wzorce? Sekwencja z ograniczeniem czasowym nie później niż kontekst 2 zostaje aktywowany w przeciągu czasu X od aktywacji kontekstu 1. W przeciwnym wypadku kontekst 1 jest unieważniany. Ograniczenie czasowe wymagane jest do unieważnienia zaistnienia kontekstu 1 gdyby kontekst 2 nie miał zostać aktywowany kontekst akcja K.Dziubich, WETI slajd: 34
Podjęte badania Przykłady języków definiowania scenariuszy kontekstowych oraz pełne lub częściowe implementacje modeli przykładowych kontekstowych środowisk wykonawczych przedstawiane w literaturze odnoszą się do różnorakich dziedzin zastosowań: zdrowia (CAWE[2]), procesów biznesowych (MASC[5]), inteligentnego domu (FollowMe[6] czy uflow[12]), fabryki ([16][17]), a nawet rolnictwa (CAS4UA[3]). K.Dziubich, WETI slajd: 35
scenariusze kontekstowe inteligentnych środowisk przepływu pracy - literatura [1] W.M.P. van der Aalst; A.H.M. ter Hofstede, YAWL: Yet Another Workflow Language. Information Systems, 30(4):245-275, 2005 [2] Ardissono L., Goy A., Petrone G., A Framework for the Development of Distributed, Context-Aware Adaptive Hypermedia Applications, Adaptive Hypermedia and Adaptive Web-Based Systems Lecture Notes in Computer Science, 2008, Volume 5149/2008, 259-262, DOI: 10.1007/978-3-540-70987-9_29 [3] Cho Y., Hyun Yoe, Haeng-Kon Kim, CAS4UA: A Context-Aware Service System Based on Workflow Model for Ubiquitous Agriculture, Advances in Computer Science and Information Technology Lecture Notes in Computer Science, 2010, Volume 6059/2010, 572-585, DOI: 10.1007/978-3-642-13577-4_51 [5] Erradi A., Tosic V., Maheshwari P., MASC -.NET-Based Middleware for Adaptive Composite Web Services. In Proceedings of the IEEE International Conference on Web Services, 2007. ICWS 2007, 727-734 [6] Li J., Followme: On research of pluggable infrastructure for context-awareness. 20 th International Conference on Advanced Information Networking and Applications (AINA 06), volume 1:199-204, August 2006 [7] OASIS, Web Services Business Process Execution Language Version 2.0. http://docs.oasisopen.org/wsbpel/2.0/cs01/wsbpel-v2.0-cs01.html [10] Rubin A., Intelligent Building Technology in Japan, U.S. Department of Commerce National Institute of Standards and Technology Building and Fire Research Laboratory, Gaithersburg, 1991, [11] Scheer A.-W., Thomas O., Adam O., Process Modeling Using Event-Driven Process Chains, Wiley-Interscience, 2005. [12] Shin K., Cho Y., Choi J., AWorkflow Language for Context-Aware Services, Multimedia and Ubiquitous Engineering, 2007. MUE '07. International Conference on 26-28 April 2007, Seoul, ISBN: 0-7695-2777-9 [15] Wang S., Intelligent Building and Building Automation, Taylor & Francis, 2009. [16] Westkaemper E., Jendoubi L., Eissele M., Ertl T., Smart Factory Bridging the gap between digital planning and reality. Proceedings of the 38th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems, 2005 [17] Wieland M., Kaczmarczyk P., Nicklas D., Context Integration for Smart Workflows In Proceedings of the Sixth Annual IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications, Hong Kong, 2008 IEEE computer society, 239-242. [18] Workflow Management Coalition, Workflow Process Definition Interface XML Process Definition Language, Document Number WfMC- TC-1025, October 25, 2002, Version 1.0. K.Dziubich, WETI slajd: 36
Literatura D.M. Bridgeland, R. Zahavi: Business Modeling A Practical Guide to Realizing Business Value 2009 isbn: 978-0-12-374151-6 Andreas Realini, G2G E-government: The big challange for Europe, 2004 Martin Ader, Workflow Comparative Study, 2004, http://www.waria.com/books/study-2004.htm Alan Jordan, Business Process Management, http://www.alanjordan.com/bpm.htm Workflow Magement Coalition, http://www.wfmc.org Wofkflow Patterns, http://www.workflowpatterns.com/ Norbert Ritter, Business Porcess Magement and Workflow Mangement, http://vsis-www.informatik.uni-hamburg.de/teaching/ss-05/wfws/k2.pdf Alec Sharp, Patrick McDermott : Workflow Modeling - Tools for Process Improvement and Application Development, Artech House 2001 van der Aalst, W.M.P., ter Hofstede, A.H.M. and Weske, M.: "Business Process Management: A Survey", in Business Process Management, Proceedings of the First International Conference. Springer Verlag, 2003. http://www.wfmc.org/standards/framework.htm K.Dziubich, WETI slajd: 37