Seminar: Geschäftsprozessmodellierung

Im Seminar werden neue Methoden zur Modellierung und Analyse von Geschäftsprozessen behandelt. Wir betrachten hierbei das gesamte Spektrum der der Geschäftsprozessmodellierung von der grundsätzlichen Idee und ihre konzeptionellen und technischen Vorraussetzungen über Modellierungstechniken bis hin zu Güte- und Korrektheitskriterien. Einige der in diesem Zusammenhang auftretenden praktischen Probleme lassen sich auf Analysefragen auf formalen Modellen reduzieren. Für diese präsentieren wir Lösungsansätze und Algorithmen und diskutieren ihre Tauglichkeit für die Praxis.

Aktuelles

• 19.5.2010 Seminar-Programm aktualisiert
• 10.5.2010 Seminar-Programm aktualisiert
• 14.4.2010 Seminar-Programm aufgestellt, Termine der Vorträge s.u.
• 13.4.2010 Themen verteilt, erste zwei Termine zugewiesen, Rest wird Dirk planen (in Vertretung Christian Gierds)
• 2.4.2010 Seminar-Themen und Literaturliste online gestellt

Zum Seminar

Zuordnung	Hauptstudium, Theoretische/Praktische Informatik
Beginn	1. Semesterwoche
Zeit	Dienstag 09:00 - 11:00
Ort	RUD 25, 3.101
Dozent	Dirk Fahland
Studienpunkte	3

Vorträge

In diesem Seminar wollen wir einen umfassenden Überblick über Techniken zur Modellierung, Analyse und Ausführung von Geschäftsprozessen gewinnen. Wir gehen dabei zunächst auf die grundlegenden Konzepte der Modellierung ein und erweitern dann unseren Blick auf kooperierende Prozesse, Korrektheit von Prozessen und Qualität von Prozessenmodellen. Der gesamte Themenkomplex ist aktives Forschungsthema einer weltweiten Community. Wir lernen also auch neueste Trends und ungelöste Forschungsfragen kennen.

Jede/r Seminarteilnehmer/in trägt zu einem der unten genannten Themen vor. Wir werden die Themen und Vorträge zweiteilen. Das heißt, jeder Teilnehmer hält zwei Vorträge im Abstand von einigen Terminen. Das soll Euch die Gelegenheit geben, Eure Vortragstechnik zu verbessern und bestimmte Aspekte eines Themas bei Bedarf zu vertiefen. Die Literatur soll selbständig recherchiert und die Vorträge sollen selbständig ausgearbeitet werden. Im Vortrag soll das Thema möglichst anhand von Beispielen veranschaulicht werden. Insgesamt hält jede/r Seminarteilnehmer/in zwei Vorträge a ca. 30min und leitet die anschließende Diskussion.

Geschäftsprozessmodellierung bewegt sich an der Grenze zwischen praktischer und theoretischer Informatik. Etwa die Hälfte der Themen ist der praktischen Informatik zugeordnet (PI) die andere der theoretischen Informatik. Wir werden die Themen der Vorträge (Liste siehe unten) bei der Einführungsveranstaltung verteilen und ein thematisch geschlossenes Seminar-Programm aufstellen.

Die Übersicht zu einem guten Vortrag gibt es als Foliensatz.

Für die Literaturrecherche empfehlen sich unter anderem Google Scholar und das Digital Bibliography & Library Project (DBLP).

Seminar-Programm

	Termin	Thema	Vortragender	Folien	Thema	Vortragender	Folien
0	13.4.2010	Einführung	-	-	-	-	-
	20.4.2010	Zeit für Vorbereitung
1	27.4.2010	1a) Grundlegendes: Geschäftsprozesse	Tobias Rieger	-	2a) Modellieren: EPKs	Mark Kibanov	-
2	4.5.2010	3a) Modellieren: YAWL	Pierre Kotulla	-	-	-	-
3	11.5.2010	-	-	-	9a) Qualität von Prozess-Modellen	Elke Weber	-
4	18.5.2010	1b) Grundlegendes: Business Process Management	Tobias Rieger	-	-	-	-
5	25.5.2010	11a) Mining: alpha-Algorithmus	Alexey Gratchev	-	6a) Grundlegendes: Services/SOA	Christian Burger	-
6	1.6.2010	3b) Ausführen: YAWL Execution Engine	Pierre Kotulla	-	7a) Modellieren: BPMN	Carsten Otto	-
7	8.6.2010	6b) Modellieren: BPEL	Christian Burger	-	8a) Analyse: BPEL -> PN	Mark Oelze	-
8	15.6.2010	2b) Modellieren: UML-AD	Mark Kibanov	-	-	-	-
9	22.6.2010	11b) Mining: Heuristics Miner	Alexey Gratchev	-	10a) Strukturieren: SESE-Dekomposition	Marcus Scheunemann	-
10	29.6.2010	5a) Ändern: Inheritance/Configuration	Kai Gärtner	-	9b) Modellieren: Workflow-Pattern	Elke Weber	-
11	6.7.2010	7b) Ausführen: BPMN -> BPEL	Carsten Otto	-	8b) Analyse: Bedienbarkeit und Partner	Mark Oelze	-
12	13.7.2010	10b) Analyse: SESE-Dekomposition anwenden	Marcus Scheunemann	-	5b) Ändern: Adaptive Workflows	Kai Gärtner	-

Grundlegende Lektüre für alle Teilnehmer

Folgende drei Überblicksartikel bieten eine Einstieg in die großen Seminarthemen und bilden die Grundlage für alle andere Themen. Sie sollen Euch als Kompass für die spezielleren Themen dienen und sind daher verpflichtende Lektüre für alle Seminarteilnehmer.

1. Wil M. P. van der Aalst, Arthur H. M. ter Hofstede, Mathias Weske: Business Process Management: A Survey. Business Process Management 2003: 1-12
2. Mike P. Papazoglou: Service-Oriented Computing: Concepts, Characteristics and Directions. WISE 2003: 3-12
3. Boudewijn F. van Dongen, Ana Karla Alves de Medeiros, L. Wen: Process Mining: Overview and Outlook of Petri Net Discovery Algorithms. T. Petri Nets and Other Models of Concurrency 2: 225-242 (2009)

Themen

Die aufgeführte Literatur dient als Einstiegspunkt in das jeweilige Thema und deckt seine wichtigsten Aspekte ab. Einige Themen sind aus Forschungssicht gelöst und es finden sich 1-2 umfassende Artikel oder Buchkapitel. Andere Themen sind Gegenstand aktueller Forschung. Hier finden sich eher mehrere kürzere Artikel, die teilweise Diskussionscharakter tragen.

Geschäftsprozesse modellieren

1. Grundlegendes (PI) -- Tobias Rieger

Was ist ein "Business Process", was ist ein "Workflow", was ist "Business Process Management", ... ?

1. Axenath, Björn; Kindler, Ekkart; Rubin, Vladimir, An Open and Formalism Independent Meta-Model for Business Processes. Workshop on Business Process Reference Models 2005 (BPRM 2005), pages 45-59. September 2005.
2. Wil M. P. van der Aalst, Arthur H. M. ter Hofstede, Mathias Weske: Business Process Management: A Survey. Business Process Management 2003: 1-12
3. Matthias Weske, Business Process Management: Concepts, Languages, Architectures, Kapitel 1, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007. http://www.bpm-book.com/

2. Workflows modellieren, semi-formal (PI) -- Mark Kibanov

Wie modelliert man Workflows?

Ereignisgesteuerte Prozessketten (EPK) und UML-Aktivitätsdiagramme

1. G. Keller, M. Nüttgens, A.-W. Scheer. Semantische Prozeßmodellierung auf der Grundlage "Ereignisgesteuerter Prozeßketten (EPK)" http://www.iwi.uni-sb.de/Download/iwihefte/heft89.pdf
2. Matthias Weske, Business Process Management: Concepts, Languages, Architectures, Kapitel 4.3, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007. http://www.bpm-book.com/
3. Russell, N., van der Aalst, W. M., ter Hofstede, A. H., and Wohed, P. On the suitability of UML 2.0 activity diagrams for business process modelling. Conferences in Research and Practice in Information Technology Series, vol. 166. Australian Computer Society, Darlinghurst, Australia, 95-104.

Workflows ausführen

3. Workflows modellieren und ausführen (PI) -- Pierre Kotulla

Wie modelliert und strukturiert man Workflows? Wie geht man mit Ausnahmen um? Wie führt man einen Workflows aus?

Yet Another Workflow Language (YAWL) und ihre Workflow-Engine

1. W.M.P. van der Aalst and A.H.M. ter Hofstede, YAWL: Yet Another Workflow Language, Information Systems, 30(4):245-275, 2005
2. Matthias Weske, Business Process Management: Concepts, Languages, Architectures, Kapitel 4.5, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007. http://www.bpm-book.com/
3. Michael Adams, Arthur H.M. ter Hofstede, Wil M.P. van der Aalst, and David Edmond. Dynamic, Extensible and Context-Aware Exception Handling for Workflow. Proceedings of the 15th International Conference on Cooperative Information Systems (CoopIS 2007), Vilamoura, Algarve, Portugal, November 2007. Springer Verlag.
4. W.M.P. van der Aalst, L. Aldred, M. Dumas, and A.H.M. ter Hofstede. Design and Implementation of the YAWL system. Proceedings of The 16th International Conference on Advanced Information Systems Engineering (CAiSE 04), Riga, Latvia, June 2004. Springer Verlag.

4. Workflows modellieren und analysieren, formal (ThI) -- Paul Schütte

Was sind fehlerhafte Workflows? Wie analysiert man Workflows auf Fehler?

Petrinetze, Workflow-Netze, Soundness

1. Verbeek, H.M.W.E., Basten, T., van der Aalst, W.M.P.: Diagnosing Workflow Processes using Woflan. Comput. J. 44(4) (2001) 246-279

5. Workflows ändern (PI) -- Kai Gärtner

Geschäftsprozesse ändern sich, aber Nutzer und Kunden nicht. Was ist zu beachten? Wan darf man was ändern?

Workflow Inheritance, konfigurierebare Prozessmodelle, Adaptive Workflows

1. Wil M. P. van der Aalst, Marlon Dumas, Florian Gottschalk, Arthur H. M. ter Hofstede, Marcello La Rosa, Jan Mendling: Correctness-Preserving Configuration of Business Process Models. FASE 2008: 46-61
2. Wil M. P. van der Aalst, Twan Basten: Inheritance of workflows: an approach to tackling problems related to change. Theor. Comput. Sci. 270(1-2): 125-203 (2002)
3. Stefanie Rinderle, Manfred Reichert, Peter Dadam: Correctness criteria for dynamic changes in workflow systems - a survey. Data Knowl. Eng. 50(1): 9-34 (2004)

Kooperierende Geschäftsprozesse

6. Kooperierende Prozesse modellieren, semi-formal (PI) -- Christian Burger

Prozesse sind selten isoliert sondern kooperieren mit anderen Prozessen, um ein Ziel zu erreichen. Wie modelliert man kooperierende Prozesse, wie werden sie ausgeführt?

Services, Web Service Business Process Execution Language (WS-BPEL)

1. Mike P. Papazoglou: Service-Oriented Computing: Concepts, Characteristics and Directions. WISE 2003: 3-12
2. Matjaz B. Juric: A Hands-on Introduction to BPEL, Oracle.

7. Organisationsübergreifende Geschäftsprozesse modellieren, semi-formal (PI) -- Carsten Otto

Oft kooperieren verschiedene Organisationen, um ein gemeinsames Ziel zu erreichen. Wie modelliert man die Kooperation über Organisationen hinweg? Wie überführt man einen organisationsübergreifenden Prozess in mehrere kooperierende Prozesse?

Business Process Modeling Notation (BPMN) und die Überführung in WS-BPEL

1. Stephen A. White, Introduction to BPMN. IBM Corporation. http://www.bpmn.org/Documents/Introduction_to_BPMN.pdf
2. Matthias Weske, Business Process Management: Concepts, Languages, Architectures, Kapitel 4.7, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007. http://www.bpm-book.com/
3. Ouyang, Chun and van der Aalst, Wil M.P. and Dumas, Marlon and ter Hofstede, Arthur H.M. Translating BPMN to BPEL. (2006)

8. Kooperierende Prozesse analysieren (ThI)

Wann sind kooperierende Prozesse fehlerhaft? Wie analysiert man kooperierende Prozesse auf Fehler? Wie bestimmt man für einen kooperierenden Prozess all seine möglichen Kooperationspartner?

Übersetzung von WS-BPEL in Petrinetze, Bedienbarkeit und Charakterisierung von Partnern

1. Niels Lohmann. A Feature-Complete Petri Net Semantics for WS-BPEL 2.0. WS-FM 2007, volume 4937 of Lecture Notes in Computer Science, pages 77-91, 2008. Springer-Verlag.
2. Niels Lohmann, Peter Massuthe, Christian Stahl, and Daniela Weinberg. Analyzing Interacting BPEL Processes. In BPM 2006, volume 4102 of Lecture Notes in Computer Science, pages 17-32, September 2006. Springer-Verlag.
3. Niels Lohmann, Peter Massuthe, and Karsten Wolf. Operating Guidelines for Finite-State Services. ICATPN 2007, volume 4546 of Lecture Notes in Computer Science, pages 321-341, 2007. Springer-Verlag.

Komplexität von Geschäftsprozessmodellen

9. Qualität von Prozess-Modellen (PI) -- Elke Weber

Prozesse in Unternehmen sind komplex. Die dazugehörigen Modelle können ebenfalls sehr komplex werden. Wann ist ein Prozessmodell "gut"? Wie entwirft man Prozessmodelle von guter Qualität?

Metriken zur Prozessmodellqualität, empirische Ergebnisse, Design-Pattern für Prozessmodelle

1. Jorge Cardoso, Jan Mendling, Gustaf Neumann, Hajo A. Reijers: A Discourse on Complexity of Process Models. Business Process Management Workshops 2006: 117-128
2. Hajo A. Reijers, Jan Mendling: Modularity in Process Models: Review and Effects. BPM 2008: 20-35
3. Irene T. P. Vanderfeesten, Hajo A. Reijers, Jan Mendling, Wil M. P. van der Aalst, Jorge Cardoso: On a Quest for Good Process Models: The Cross-Connectivity Metric. CAiSE 2008: 480-494
4. Jan Mendling, Hajo A. Reijers, Wil M. P. van der Aalst: Seven process modeling guidelines (7PMG). Information & Software Technology 52(2): 127-136 (2010)
5. B. Kiepuszewski, A.H.M. ter Hofstede and C. Bussler. On Structured Workflow Modelling. In CAiSE'2000, volume 1789 of Lecture Notes in Computer Science, pages 431-445, Stockholm, Sweden, June 2000. Springer Verlag.

10. Strukturierte vs. Unstrukturierte Prozessmodelle (ThI) -- Marcus Scheunemann

Wie entdeckt man Strukturen in unstrukturierten Prozessmodellen? Wie lässt sich diese Information für die Analyse nutzen? Sind unstrukturierte Prozessmodelle überhaupt schwierig?

die SESE-Dekomposition und ihre Anwendungen, der Vergleich von SESE-Dekomposition und Verifikationstechniken bei der Analyse von Prozessmodellen

1. Jussi Vanhatalo, Hagen Völzer, Jana Koehler: The refined process structure tree. Data Knowl. Eng. 68(9): 793-818 (2009)
2. Jochen Malte Küster, Christian Gerth, Alexander Förster, Gregor Engels: Detecting and Resolving Process Model Differences in the Absence of a Change Log. BPM 2008: 244-260
3. Dirk Fahland, Cédric Favre, Barbara Jobstmann, Jana Koehler, Niels Lohmann, Hagen Völzer, Karsten Wolf: Instantaneous Soundness Checking of Industrial Business Process Models. BPM 2009: 278-293

Process-Discovery

11. Process Mining (ThI) -- Alexey Gratchev

Wie erzeugt man ein Prozessmodell, wenn es nur "Log-Dateien" vom Prozess gibt und sonst keine Dokumentation? Wie geht man mit fehlerhaften Daten um?

Grundlegendes zu Process Mining, der Alpha-Algorithmus, ein heuristischer Mining-Algorithmus

1. van der Aalst, W.M.P., Weijters, A.J.M.M., Maruster, L.: Workflow Mining: Discovering Process Models from Event Logs. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering 16(9), 1128-1142 (2004)
2. Weijters, A.J.M.M., van der Aalst, W.M.P.: Rediscovering Workflow Models from Event-Based Data using Little Thumb. Integrated Computer-Aided Engineering 10(2), 151-162 (2003)

12. Prozessynthese (ThI)

Wie erzeugt man ein exaktes Prozessmodell, wenn es präzise "Log-Dateien" des Prozesses gibt? Was kann man tun, wenn die "Log-Dateien" doch nicht so präzise sind?

Petrinetz-Regionentheorie für Zustände, Petrinetz-Regionentheorie für Sprachen

1. Wil M. P. van der Aalst, Vladimir Rubin, H. M. W. Verbeek, Boudewijn F. van Dongen, Ekkart Kindler, Christian W. Günther: Process mining: a two-step approach to balance between underfitting and overfitting. Software and System Modeling 9(1): 87-111 (2010)
2. Bergenthum, R., Desel, J., Lorenz, R., Mauser, S.: Process mining based on regions of languages. In: Alonso, G., Dadam, P., Rosemann, M. (eds.) BPM 2007. LNCS, vol. 4714, pp. 375-383. Springer, Heidelberg (2007)

Weiterführende Literatur

Kooperierende Geschäftsprozesse

1. BPEL 2.0-Spezifikation, http://docs.oasis-open.org/wsbpel/2.0/OS/wsbpel-v2.0-OS.html
2. J. Recker, J. Mendling: On the Translation between BPMN and BPEL: Conceptual Mismatch between Process Modeling Languages. CAiSE 2006 Workshop Proceedings - EMMSAD 2006, pages 521-532.
3. Lonneke Dikmans. Transforming BPMN into BPEL: Why and How. http://www.oracle.com/technology/pub/articles/dikmans-bpm.html
4. Stephen A. White. Mapping BPMN to BPEL Example. IBM, February 2005.
5. Matthias Weidlich, Gero Decker and Mathias Weske. BPEL to BPMN: The Myth of a Straight-Forward Mapping, Hasso Plattner Institute, Potsdam, Germany (November 2008).

Process-Discovery

1. W.M.P. van der Aalst , B.F. van Dongen, J. Herbst, L. Maruster, G.Schimm, and A.J.M.M. Weijters, Workflow Mining: a Survey of Issues and Approaches, Working Paper 74, Beta: Research School for Operations Management and Logistics
2. Weijters, A.J.M.M., van der Aalst, W.M.P., Alves de Medeiros, A.K.: Process Mining with HeuristicsMiner Algorithm. BETA Working
3. van der Werf, J.M.E.M., van Dongen, B.F., Hurkens, C.A.J., Serebrenik, A.: Process Discovery using Integer Linear Programming. In: Application and Theory of Petri Nets 2008 (2008)
4. Bergenthum, R., Desel, J., and Mauser, S. 2009. Comparison of Different Algorithms to Synthesize a Petri Net from a Partial Language. In Transactions on Petri Nets and Other Models of Concurrency, Lecture Notes In Computer Science, vol. 5800. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 216-243.