Semantic Methods for Execution-level Business Process Modeling

Modeling Support Through Process Verification and Service Composition. Sprache: Englisch. Dateigröße in MByte:…
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This book develops new approaches for the rapid development and flexible adaption of business processes. It investigates how process modelers can be supported by semantic technologies and puts special emphasis on expressiveness and scalability.

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Produktdetails

Titel: Semantic Methods for Execution-level Business Process Modeling
Autor/en: Ingo M. Weber

ISBN: 9783642050855
EAN: 9783642050855
Format:  PDF
Modeling Support Through Process Verification and Service Composition.
Sprache: Englisch.
Dateigröße in MByte: 3.
Springer-Verlag GmbH

16. November 2009 - pdf eBook - 292 Seiten

Beschreibung

Ingo Weber develops new approaches for the rapid development and flexible adaption of business processes, which are often the main requirements in today's IT support for enterprises. Key issues covered by his work are the automatic composition of processes out of predefined components and the verification of specific process properties. His research aims at quickly creating executable process models, which orchestrate the usage of Web services. He investigates how process modelers can be supported by semantic technologies, e.g., by semantically enriched process models or annotated Web services, and puts special emphasis on expressiveness and scalability.

Inhaltsverzeichnis

1;Foreword;5 2;Preface;7 3;Contents;9 4;Part I Foundations;13 5;1 Introduction;14 5.1;1.1 Motivation and Overview;14 5.2;1.2 Hypotheses;17 5.3;1.3 Methodology;18 5.4;1.4 Details of the Solution Approach;20 5.4.1;1.4.1 Verification of Annotated Process Models;20 5.4.2;1.4.2 Composition of Execution-level Artifacts;21 5.5;1.5 Structure of This Book;21 6;2 Background;23 6.1;2.1 Business Process Management;23 6.1.1;2.1.1 The Path to Business Process Management;24 6.1.2;2.1.2 Definitions;27 6.1.3;2.1.3 Overview and Methodology for BPM;28 6.1.4;2.1.4 Process Formalisms;35 6.1.5;2.1.5 Workflow Patterns;37 6.1.6;2.1.6 Current Challenges in BPM;37 6.2;2.2 Service-Oriented Computing;38 6.2.1;2.2.1 Service-Oriented Architecture;38 6.2.2;2.2.2 Web Services;39 6.2.3;2.2.3 Service-Orientation Design Principles;41 6.2.4;2.2.4 An Orchestration Language: WSBPEL;42 6.3;2.3 Semantic Technologies;44 6.3.1;2.3.1 Ontologies and Reasoning;46 6.3.2;2.3.2 Frame Logic;47 6.3.3;2.3.3 Description Logics;48 6.3.4;2.3.4 Semantic Web Services;49 6.3.5;2.3.5 Semantic Business Process Management;52 6.4;2.4 Chapter Summary;54 7;Part II Modeling Support through Verification and Composition;55 8;3 Requirements Analysis and Conceptual Framework;56 8.1;3.1 The Problem of Supporting Composition in BPM;56 8.2;3.2 Requirements for Composition Support in Business Process Modeling;59 8.2.1;3.2.1 Modeling Extension Requirements;60 8.2.2;3.2.2 Fundamental Requirements;62 8.2.3;3.2.3 Non-functional Requirements;65 8.2.4;3.2.4 Situational Requirements;68 8.3;3.3 Requirements Discussion;71 8.4;3.4 Conceptual Framework Overview;71 8.4.1;3.4.1 Semantics of Annotated Process Models;72 8.4.2;3.4.2 Annotating Preconditions and Effects;74 8.4.3;3.4.3 Refined Problem Description;74 8.5;3.5 High-Level Architecture and Components;76 8.5.1;3.5.1 Component Overview and Explanation;76 8.5.2;3.5.2 Discovery;78 8.5.3;3.5.3 Task Composition;80 8.5.4;3.5.4 Auto-completion;82 8.5.5;3.5.5 Data Mediation;84 8.5.6;3.5.6 Validation;8
6 8.6;3.6 Methodological Guidance for the Semantic BPM Life- Cycle;88 8.6.1;3.6.1 Overview;89 8.6.2;3.6.2 The Modeling Phase;91 8.6.3;3.6.3 The Configuration Phase;94 8.6.4;3.6.4 Discussion of the Methodology;97 8.7;3.7 Automatic Process Composition Algorithm;98 8.8;3.8 Related Work;100 8.8.1;3.8.1 Related;101 8.8.2;3.8.2 Related Work for the Conceptual Framework;102 8.9;3.9 Summary and Discussion;103 9;4 Verification of Annotated Process Models;106 9.1;4.1 Overview;107 9.2;4.2 Annotated Process Graphs;112 9.2.1;4.2.1 Process Graphs;112 9.2.2;4.2.2 Semantic Annotations;117 9.3;4.3 Verification Tasks;124 9.4;4.4 Checking Precondition and Effect Conflicts;126 9.5;4.5 Computational Hardness of Executability and Reachability Checking;133 9.6;4.6 Polynomial-Time Executability Checking for Basic Processes;139 9.7;4.7 Resolving Inconsistencies;147 9.7.1;4.7.1 Executability;148 9.7.2;4.7.2 Precondition and Effect Conflicts;149 9.8;4.8 Related Work;150 9.8.1;4.8.1 Petri Nets;151 9.8.2;4.8.2 Model Checking;153 9.8.3;4.8.3 Beyond Control-Flow;153 9.9;4.9 Chapter Conclusion and Discussion of Open Questions;155 10;5 Task Composition;158 10.1;5.1 Overview;159 10.2;5.2 Design and Main Algorithms;163 10.2.1;5.2.1 Overall Arrangement;164 10.2.2;5.2.2 Forward Search;167 10.2.3;5.2.3 A Non-deterministic Search Algorithm;170 10.3;5.3 Formalizing Web Service Composition;174 10.3.1;5.3.1 WSC Syntax;174 10.3.2;5.3.2 WSC Semantics;175 10.4;5.4 Update Reasoning;177 10.4.1;5.4.1 Basic Aspects of the Search;178 10.4.2;5.4.2 General and Horn Background Theory;178 10.4.3;5.4.3 Binary Background Theory;180 10.4.4;5.4.4 Approximate Update Reasoning;181 10.5;5.5 Heuristic Function;183 10.5.1;5.5.1 Main Approach of the Heuristic Function;184 10.5.2;5.5.2 Building an Approximated Composition Graph;185 10.5.3;5.5.3 Extracting an Approximated Solution;190 10.6;5.6 Peripherals;193 10.6.1;5.6.1 Information Gathering;193 10.6.2;5.6.2 Discovery;197 10.7;5.7 Related Work;201 10.7.1;5.7.1 AI Planning;202 10
.7.2;5.7.2 Update Problems;203 10.7.3;5.7.3 Web Service Composition;206 10.8;5.8 Chapter Conclusion;209 11;Part III Finale;210 12;6 Evaluation;211 12.1;6.1 Evaluation Overview;211 12.2;6.2 Prototypes;215 12.2.1;6.2.1 Back-End Components;215 12.2.2;6.2.2 Integrated Prototypes;216 12.3;6.3 Empirical Results for Task Composition;221 12.3.1;6.3.1 Performance with Deterministic Simulated Services;222 12.4;6.4 Process Case Studies;226 12.4.1;6.4.1 General Observations;226 12.4.2;6.4.2 Overview of the Process Case Studies;227 12.4.3;6.4.3 Findings;229 12.5;6.5 Chapter Summary;232 13;7 Conclusions and Outlook;234 13.1;7.1 Summary;234 13.2;7.2 Open Problems;236 13.3;7.3 Future Research Topics;237 13.4;7.4 Reflection;237 14;Appendix: A Proofs;239 14.1;A.1 Proofs for the Verification Technique;239 14.1.1;A.1.1 Correctness of M-Propagation;239 14.1.2;Lemma A.1.;239 14.1.3;Proof:;239 14.1.4;Lemma A.2.;240 14.1.5;Proof:;240 14.1.6;Lemma A.3.;241 14.1.7;Proof:;241 14.1.8;Lemma A.4.;242 14.1.9;Proof:;242 14.1.10;Base case.;242 14.1.11;Inductive case.;242 14.1.12;Lemma A.5.;244 14.1.13;Proof:;244 14.1.14;Base case.;244 14.1.15;Inductive case.;244 14.1.16;Theorem 4.14.;245 14.1.17;Proof:;245 14.1.18;A.1.2 Binary Theories Can Be Compiled Away;246 14.1.19;Lemma A.6.;246 14.1.20;Proof:;246 14.1.21;A.1.3 Correctness of I-Propagation;248 14.1.22;Lemma A.7.;248 14.1.23;Proof:;248 14.1.24;Base case.;248 14.1.25;Inductive case.;248 14.1.26;Lemma A.8.;251 14.1.27;Proof:;251 14.1.28;Lemma A.9.;253 14.1.29;Proof:;253 14.1.30;Theorem 4.21.;255 14.1.31;Proof:;255 14.1.32;A.1.4 I-Propagation Can Be Used for Executability Checking;255 14.1.33;Lemma 4.22.;255 14.1.34;Proof:;256 14.1.35;Theorem 4.23.;256 14.1.36;Proof:;256 14.1.37;Theorem 4.24.;257 14.1.38;Proof:;257 14.1.39;A.1.5 Complexity Results;257 14.1.40;Lemma A.10.;257 14.1.41;.p;257 14.1.42;coNP-hard;257 14.1.43;Sp;257 14.1.44;NP-;257 14.1.45;Proof:;257 14.1.46;.p;258 14.1.47;Sp;258 14.1.48;.p;260 14.1.49;Sp;260 14.1.50;Lemma A.11.;260 14.1.
51;coNP-;260 14.1.52;Proof:;260 14.1.53;. . .;260 14.1.54;Fig. A.1.;260 14.1.55;Lemma A.12.;262 14.1.56;coNP-;262 14.1.57;Proof:;262 14.1.58;Lemma A.13.;263 14.1.59;coNP-;263 14.1.60;NP-;263 14.1.61;Proof:;263 14.1.62;Theorem 4.18.;265 14.1.63;.p;265 14.1.64;coNP-;265 14.1.65;Proof:;265 14.1.66;Theorem 4.19.;265 14.1.67;Sp;265 14.1.68;NP-;265 14.1.69;Proof:;265 14.2;A.2 Proofs for Task Composition;266 14.2.1;Theorem 5.2.;266 14.2.2;coNP- Proof:;266 14.2.3;coNP:;266 14.2.4;NP;266 14.2.5;Theorem 5.3.;269 14.2.6;Proof:;269 14.2.7;Lemma 5.4.;270 14.2.8;Proof:;270 14.2.9;Lemma 5.5.;270 14.2.10;Proof:;270 14.2.11;Lemma 5.6.;271 14.2.12;Proof:;271 14.2.13;Theorem 5.7.;271 14.2.14;Proof:;272 14.2.15;Theorem 5.8.;272 14.2.16;Proof:;272 14.2.17;Lemma 5.9.;272 14.2.18;Proof:;272 14.2.19;Lemma 5.10.;273 14.2.20;Proof:;273 14.2.21;Lemma 5.11.;274 14.2.22;Proof:;274 14.2.23;Observation 5.14.;274 14.2.24;Observation 5.15.;275 15;References;276 16;Index;296


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