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Composite Application Systems - Systematisches Konstruieren von Verbundanwendungen unter Verwendung von BPMN

Stiehl, Volker :
Composite Application Systems - Systematisches Konstruieren von Verbundanwendungen unter Verwendung von BPMN.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2011)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Composite Application Systems - Systematisches Konstruieren von Verbundanwendungen unter Verwendung von BPMN
Language: German
Abstract:

Unternehmen stehen in der heutigen globalisierten Welt, in der Veränderungen und Wandel ihr ständiger Begleiter sind, vor enormen Herausforderungen: sie müssen sich innerhalb kürzester Zeit diesem permanenten Wechsel anpassen, der mit neuen technischen Weiterentwicklungen einhergeht, da sie ansonsten ihre Existenz gefährden. Idealerweise kann die Unternehmens-IT bei der Bewältigung dieser Herausforderungen behilflich sein, indem sie ihren Beitrag zur schnellstmöglichen Umsetzung der Unternehmensstrategie leistet. Allerdings bleibt in vielen Fällen die Kernfrage unbeantwortet: wie kann die Unternehmens-IT konkret eine beschleunigte Implementierung neuer strategischer und dabei gleichzeitig differenzierender Prozesse gewährleisten, damit sie zu einer tragenden Stütze der Unternehmensleitung wird?

Die Überlebenschancen von Unternehmen vergrößern sich, wenn sie sich auf Geschäftsprozesse konzentrieren, die ihren Kunden einen deutlichen Mehrwert liefern und die sich dabei gleichzeitig von der Konkurrenz abheben. Derartige Prozesse finden sich in keiner Standardsoftware, sie müssen individuell entworfen und implementiert werden. In dieser Arbeit wird eine besondere Klasse von Anwendungssystemen mit einer speziellen Architektur betrachtet, die eine Balance zwischen den Anforderungen nach Flexibilität, Nachhaltigkeit, Wartbarkeit bei gleichzeitiger moderater Komplexität findet und somit genau das Potenzial besitzt, sich als die gesuchte Stütze zu erweisen: die der Verbundanwendung (Composite Application).

Als zentrales Ergebnis dieser Arbeit wird ein Entwurfs- und Implementierungsansatz vorgeschlagen, der durch die fachlichen Geschäftsprozesse getrieben wird und sich auf die Kombination der folgenden drei Säulen stützt:

1. Der Einsatz einer konsequent top-down-orientierten Methodologie zur Bestimmung der wesentlichen Bestandteile/Artefakte einer Verbundanwendung.

2. Einer nachhaltigen Architektur für Verbundanwendungen, die zwischen den eigentlichen Fachprozessen auf Verbundanwendungsebene und den technischen Prozessen in der sogenannten Servicevertrag-Implementierungsschicht unterscheidet. Dabei wird gleichzeitig sowohl eine eindeutige Aufgabenzuordnung zu den beiden Schichten als auch deren Zusammenspiel festgelegt. Die Trennung bewirkt einen umfassenden Schutz der fachlichen Prozesse gegenüber den ständigen Veränderungen auf Systemebene.

3. Der durchgängigen Verwendung der Business Process Model and Notation (BPMN) sowohl zur Modellierung als auch zur Implementierung sämtlicher Prozessanteile auf Verbundanwendungsebene und der Ebene der Servicevertrag-Implementierungsschicht. In der Servicevertrag-Implementierungsschicht kann zudem zwischen zustandsbehafteten und zustandslosen Prozessen unterschieden werden.

Nachdem zu Beginn der Arbeit ein Verständnis für die Eigenschaften, die Architektur sowie die Alleinstellungsmerkmale von Verbundanwendungen aufgebaut wird, geht es im weiteren Verlauf um deren Implementierung. Es wird der Frage nachgegangen, wie eine Umsetzung von Verbundanwendungen schnellstmöglich gewährleistet werden kann. Ein besonderer Fokus wird hierbei auf die Eignung der BPMN für diese Aufgabe gelegt und herausgearbeitet, wie BPMN bei der Implementierung der verschiedenen Schichten eingesetzt werden kann. Ob eine Verbundanwendung nun einer Zwei-Schichten- oder Drei-Schichten-Architektur folgt – BPMN zeichnet sich allein durch die bereits im Standard beinhalteten Funktionalitäten aus, die eine elegante Realisierung lose gekoppelter Architekturen, wie sie bei Verbundanwendungen üblich sind, erlaubt. Es wird gezeigt, wie sich BPMN insbesondere im Bereich der Systemintegration bewährt, da Verbundanwendungen darauf ausgelegt sind, soweit möglich existierende Funktionalitäten aus der bestehenden IT-Landschaft wiederzuverwenden und Integration dadurch zu einem weiteren zentralen Thema dieser Arbeit werden lässt. Dazu werden verschiedene BPMN-basierte Integrationspattern entwickelt: sowohl aktive Pattern, die den Nachrichtenverkehr über Request/Response treiben als auch passive Pattern, die auf eintreffende Nachrichten warten und die Nachrichtensequenzen koordinieren. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse wird schließlich eine Erweiterung der BPMN vorgeschlagen, um die Vorteile von BPMN mit einer bei Systemintegratoren etablierten Notation, die auf den von Gregor Hohpe und Bobby Woolf beschriebenen Enterprise Integration Patterns basieren, zu verbinden und um so zu einem noch mächtigeren Werkzeug zur Darstellung von Integrationsprozessen zu gelangen.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In a globalized world enterprises are facing tough challenges as changes are permanently accompanying them: as a consequence companies have to adapt their businesses in even shorter timeframes to this ever changing world which is caused by constant improvements in technology. If they do not follow these changes they are threatening their existence. Ideally the company’s IT department can help in overcoming those challenges by taking their part in implementing the company’s strategy as fast as possible. However, very often the key question stays unanswered: how can an IT department ensure the fast implementation of new strategic and differentiating processes so that they become a key pillar for a company? The chances of survival for companies increase if they concentrate on business processes which deliver a significant value to their customers and at the same time differentiate them from their competition. These kinds of processes cannot be found in standard software, they have to be planned and developed individually. In this thesis a special class of application systems with a particular architecture will be analyzed which has the potential to find the right balance between requirements such as flexibility, sustainability, maintainability, and a moderate complexity and with that has the chance to be exactly the pillar companies are searching for: composite applications. As key result of this thesis a design- and implementation approach is proposed which is driven by the business processes and relies on the combination of the following three pillars: 1. The adoption of a totally top-down-oriented methodology for deriving the essential parts/artifacts of a composite application. 2. A sustainable architecture for composite applications, which differentiates between the business processes on the level of the composite application and the technical processes within the so-called service contract implementation layer. At the same time the tasks of each layer will be defined as well as their cooperation. This separation protects the business processes from the constant changes on system level. 3. The general usage of the Business Process Model and Notation (BPMN) for modeling as well as implementing of all processes within the composite application itself and within the service contract implementation layer. In addition on the level of the service contract implementation layer processes can be further differentiated between stateful and stateless processes. After gaining an understanding about the key characteristics of composite applications (such as architecture and unique value propositions), their concrete implementation will be discussed next. The question will be answered, how a fast implementation can be achieved. The thesis will primarily focus and discuss the usage of BPMN (Business Process Model and Notation) for this purpose and will work out, how BPMN can be used on different layers of a composite application. Whether a composite application is following a two-tier or three-tier architecture – BPMN can be used in any of those approaches due to functions and features of the notation which are already part of the BPMN standard itself and which allow an elegant implementation of loosely coupled architectures. It will be shown how BPMN is especially suited for system integration processes as composite applications are heavily relying on reusing existing functionality residing in the available IT landscape. As a natural consequence integration becomes another major topic of this thesis. Therefore BPMN-based integration patterns will be developed which support both kinds of interactions: integration processes which actively drive the communication via request/response as well as processes passively waiting for messages and coordinating only the message sequence. Based on the made observations finally an extension of BPMN will be proposed, which combines the advantages of BPMN with a symbol notation first recommended by Gregor Hohpe and Bobby Woolf for enterprise integration patterns. This combination results in a more powerful notation especially suited for depicting integration processes.English
Uncontrolled Keywords: Verbundanwendung, BPMN, Business Process Model and Notation, Composite Application, SOA, POA, Prozessorientierung, Top-Down-Ansatz, Anwendungsarchitektur, Applikationsarchitektur
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
BPMN, Business Process Model and Notation, Composite Application, SOA, POA, process orientation, top-down approach, application architectureEnglish
Classification DDC: 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
300 Sozialwissenschaften > 330 Wirtschaft
Divisions: Fachbereich Rechts- und Wirtschaftswissenschaften > Betriebswirtschaftliche Fachgebiete > Information Systems & E-Services
Date Deposited: 26 Sep 2011 08:09
Last Modified: 07 Dec 2012 12:00
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-27512
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Ortner, Prof. Dr. Erich and Wedekind, Prof. Em. Hartmut and Weske, Prof. Dr. Mathias
Refereed: 5 September 2011
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2751
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