A pattern-based approach for business process modeling

Abstract

Organizações modernas apresentam demandas relacionadas à automação dos seus processos de negócio devido à alta complexidade dos mesmos e à necessidade de maior eficácia na execução. Neste contexto, a tecnologia de workflow tem se mostrado bastante eficiente, principalmente para a automatização dos processos de negócio. No entanto, por ser uma tecnologia emergente e em evolução, workflow apresenta algumas limitações. Ainda que diversos (meta) modelos de workflow tenham sido propostos nos últimos, anos, seus sub-modelos para representação dos aspectos estruturais da organização apresentam baixo poder de expressão. Além disso, a maioria das ferramentas para modelagem de workflow não provêm funcionalidades para definição, consulta e reuso de padrões. Um dos principais problemas é falta de um mapeamento consolidado entre padrões de funções recorrentes em processos de negócio (ex: solicitação de execução de atividade, aprovação de documentos) e (meta) modelos e/ou ferramentas para modelagem de processos de negócio e workflow. Além disso, a maioria das abordagens em padrões de workflow não exploram a completude e necessidade dos seus padrões para modelagem de workflow. A primeira contribuição desta tese é um Modelo Transacional de Processos de Negócio (MTPN) com suporte aos aspectos estruturais da organização. O metamodelo possibilita a criação de (sub-)processos de negócio a partir do reuso de padrões, principalmente com base nestes aspectos. Adicionalmente, o metamodelo sugere a geração automática de padrões através da Linguagem de Execução para Web Services (BPEL4WS). Outra importante contribuição da tese é um conjunto de padrões de workflow representados como atividades de bloco. Cada padrão descreve uma função recorrente em processos de negócio. A mineração de 190 processos de workflow de mais de 10 organizações diferentes provou a existência dos padrões com alto suporte nos processos de workflow analisados. Além disso, o estudo mostrou que o conjunto de padrões é suficiente e necessário para modelar todos os 190 processos investigados. O estudo também resultou em um conjunto de regras de associação. As regras não apenas contribuem para uma melhor definição dos padrões de atividade de bloco, mas também para a combinação destes com padrões de controle de fluxo.

Modern organizations have demands related to the automation of their business processes since such processes are highly complex and need to be efficiently executed. Within this context, the workflow technology has shown to be very effective, mainly in the business process automation. However, as it is an emergent technology and in constant evolution, workflow presents some limitations. Though several workflow (meta) models have been proposed in recent years, their sub-models for organizational structure aspects representation show limited power of expression. On the other hand, most of the current workflow modeling tools do not provide functionalities that enable users to define, query, and reuse workflow patterns properly. One of the main problems is the non-availability of a consolidated mapping between patterns based on recurrent functions found in business processes (e.g., request for activity execution, notification, decision, or approval) and workflow (meta) models or workflow modeling tools. Relying on these problems, the first contribution of this thesis is a Transactional Metamodel of Business Process (TMBP) with support to organizational structure aspects. The metamodel makes feasible to create business (sub-)processes from the reuse of organizational –based workflow patterns. An additional feature of TMBP supports the generation of business (sub-)processes through the Business Process Execution Language for Web Services (BPEL4WS). Other important contribution of this thesis is a set of workflow patterns represented as block activity patterns. Each pattern refers to a recurrent business function frequently found in business processes. The mining of 190 workflow processes of more than 10 different organizations has evidenced the existence of the set of workflow patterns with high support in the workflow processes analyzed. Moreover, it became clear through this study that the set of patterns is both necessary and enough to design all 190 processes that were investigated. As a consequence of the mining process, a set of association rules was identified too. The rules not only help to better define specific workflow patterns, but also combine them with existent control flow patterns. These rules can be useful for building more complex workflows.