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Spezifikation einer Ausführungssemantik für das Subjektorientierte Prozessmanagement mit CoreASM

Wolski, André :
Spezifikation einer Ausführungssemantik für das Subjektorientierte Prozessmanagement mit CoreASM.
Technische Universität, Darmstadt
[Bachelor Thesis], (2018)

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Item Type: Bachelor Thesis
Title: Spezifikation einer Ausführungssemantik für das Subjektorientierte Prozessmanagement mit CoreASM
Language: German
Abstract:

Das Subjektorientierte Prozessmanagement (Subject-oriented Process Management, S-PM) ermöglicht eine übersichtliche graphische Modellierung von nebenläufigen Systemen, insbesondere von technischen Prozessen und von Geschäftsprozessen (dort: Subject-oriented Business Process Management, S-BPM) [1]. Damit bei der Prozessmodellierung, -validierung bis hin zur -ausführung ein gemeinsames Verständnis über die Bedeutung der verwendeten S-PM Sprachelemente besteht wird eine eindeutige Ausführungssemantik benötigt. Eine solche Ausführungssemantik kann mit dem Formalismus der Abstrakten Zustandsmaschinen (Abstract State Machines, ASM) [2] spezifiziert und mit dem CoreASM Framework [3] ausgeführt werden. Eine ausführbare Spezifikation der S-PM Sprachelemente ermöglicht eine abstrakte Ausführung von Prozessmodellen und damit eine wechselseitige Validierung der Ausführungssemantik und der Prozessmodelle.

Bestehende Arbeiten zum Subjektorientierten Prozessmanagement basieren entweder nicht auf einer formalen Spezifikation [4, 5, 6, 7, 8], sind rein theoretische Arbeiten ohne Implementierung [9, 10, 11, 12, 13] oder bilden nur einen begrenzten Sprachumfang ab [14].

In dieser Arbeit wurden bestehende Ansätze zur formalen Spezifikation vom Subjektorientierten Prozessmanagement mit dem Ziel weiterentwickelt, eine ausführbare ASM Spezifikation mit vollem Sprachumfang zu erhalten. Dazu wurde ein Strukturmodell aus vorhandenen S-PM Sprachelementen entwickelt und um zusätzliche benötigte Sprachelemente erweitert. Die Spezifikationen von Sprachelementen aus bestehenden Arbeiten wurden nach CoreASM übertragen, an das Strukturmodell angepasst und um die weiteren Sprachelemente ergänzt. Dabei wurde die Spezifikation der Ausführungseinheit so erweitert, dass eine abstrakte Ausführung von Prozessmodellen ermöglicht wurde. Zur interaktiven Prozessvalidierung wurde eine Konsolenanwendung entwickelt, die mit dem CoreASM Framework verbunden ist und die abstrakte Ausführung steuern kann. Analog zu Testverfahren der Softwareentwicklung konnte durch Komponenten-, Integrations- und Systemtests die Fehlerfreiheit der erarbeiteten Spezifikation sichergestellt und damit der Machbarkeitsnachweis erbracht werden. Durch Komponententests wurde dabei die korrekte Ausführung einzelner Spezifikationsabschnitte kontrolliert und mit Integrationstests wurde der Ablauf in Testprozessen derart vorgeben, dass gezielt die Einhaltung gewünschter Merkmale auf Erfüllung getestet wurde. Für die Systemtests wurde neben praktisch erprobten Prozessmodellen der S-BPM Community auf Prozessmodelle des PolyEnergyNet Forschungsprojekts [15] zurückgegriffen, da diese technischen Modelle wegen ihres hohen Umfangs und hoher Komplexität für einen umfassenden Machbarkeitsnachweis besonders geeignet waren. Durch die Nutzung der Konsolenanwendung konnten diese Prozesse durch eine abstrakte Ausführung validiert und dadurch gleichzeitig die Systemtests durchgeführt werden.

Place of Publication: Darmstadt
Divisions: 20 Department of Computer Science
20 Department of Computer Science > Telecooperation
Date Deposited: 29 Apr 2019 09:29
Last Modified: 29 Apr 2019 09:29
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-83601
Additional Information:

The Subject-oriented Process Management (S-PM) enables a clearly visual modeling of concurrent systems, especially of technical processes and business processes (there: Subject-oriented Business Process Management, S-BPM) [1].

In order to reach a common understanding of the S-PM language features used during process modeling, validation and execution a precise execution semantic is needed. Such an execution semantic can be specified with the formalism of Abstract State Machines (ASM) [2] and executed with the CoreASM framework [3]. An executable specification of the S-PM language features allows an abstract execution of process models and therefore a mutual validation between the execution semantic and the process models.

Existing works related to the Subject-oriented Business Process Management are either not based on a formal specification [4, 5, 6, 7, 8], are purely theoretical works without implementation [9, 10, 11, 12, 13] or cover only a limited scope of language features [14].

This work continues existing approaches for a formal specification of the Subject-oriented Business Process Management in order to reach an executable ASM specification with a complete language scope.

Therefore a structural model was developed that combines existing S-PM language features with additionaly required features. The specifications of language features from previous works have been transferred to CoreASM, adapted to the structural model and extended with the additional language features. The specification of the execution engine has been extended to allow an abstract execution of process models. For an interactive process validation a console application, that controls the abstract execution, has been developed and connected to the CoreASM framework.

Analogical to software testing techniques the correctness of the developed specification has been ensured through unit, integration and system tests, which also yield the proof of implementation. The unit tests ensure the correct execution of single specification sections whereas the integration tests ensure a complete process execution sequence to test specific features defined by crafted process models. For the system tests practical proven process models of the S-BPM community were used along technical process models from the PolyEnergyNet project [15], which were chosen as their extend and complexity were especially useful for a comprehensive proof of implementation. The abstract execution of those processes with the console application was used for the system tests and enabled a process validation.

Referees: Mühlhäuser, Prof. Dr. Max and Borgert, Stephan
Refereed: 19 October 2018
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/8360
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