Workflow-Management für COBRA-basierte Anwendungen: Systematischer Architekturentwurf eines OMG-konformen Workflow-Management-Dienstes

323 Pages·2000·0.82 MB·German

by  Dr. Wolfgang Schulze (auth.)

Informationstechnologien für die Praxis
Springer
Berlin
Heide/berg
New York
Barcelona
Ho ngkong
London
Mailand
Paris
Singapur
Tokio
Wolfgang Schulze
Geboren 1967 in Bayreuth. Von 1987 bis 1992 Studium der Informa
tik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nümberg. Nach
Abschluß als Diplom-Informatiker 1992 zunächst Software-Entwick
ler bei Dress Energieoptimierung GmbH (Marktredwitz). Von 1993
bis 1999 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Daten
banken (Prof. Dr. Klaus Meyer-Wegener) der Fakultät Informatik der
Technischen Universität Dresden. Promotionsstipendium der Hanns
Seidel-Stiftung e.V. von 1996 bis 1998. Promotion im Juni 1999.
Mitglied der OMG Workflow Working Group sowie Initiator und
maßgeblicher Autor des "Request For Proposals (RFP)" für die OMG
Workflow Management Facility. Mitherausgeber des Lehrbuchs
"Workflow-Management: Entwicklung von Anwendungen und Sy
stemen", das die Erkenntnisse des GI-Arbeitskreises "Modellierung
und Ausführung von Workflows" wiedergibt.
Arbeitsschwerpunkte: Architektur von Workflow-Management-Sy
stemen, Verteilte Systeme, insbesondere die OMG Object Manage
ment Architecture.
Seit Herbst 1999 Object Technology Consultant bei IONA Technolo
gies, Inc., New York.
Wolfgang Schulze
W orkflow-Management
für CORBA-basierte
Anwendungen
Systematischer Architekturentwurf
eines OMG-konformen
Workflow-Management-Dienstes
Mit 84 Abbildungen
Springer
Autor
Dr. Wolfgang Schulze
Ascher Straße 37
D-95100 Selb
Reihenherausgeber
Prof. Dr. Stefan Jablonski, Universität Erlangen
Dr. Wolfgang Deiters, Fraunhofer ISST, Dortmund
ISSN 1438-972X
ISBN-13: 978-3-540-66393-5 e-ISBN-13: 978-3-642-59668-1
DOI: 10.1007/978-3-642-59668-1
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Schulze, Wolfgang: Workflow-Management für CORBA-basierte Anwendungen:
systematischer Architekturentwurf eines OMG-konformen Workflow-Management
Dienstes / Wolfgang Schulze - Berlin; Heidelberg; New Y ork; Barcelona; Hongkong;
London; Mailand; Paris; Singapur; Tokio: Springer, 2000
(Informationstechnologien für die Praxis)
ISBN-13: 978·3-540-66393·5
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Satz: Dateien vom Autor
SPIN: 10721399 33/3142 GF - 54321 0
Vorwort der Herausgeber
Nach vielen Jahren der Skepsis kann das Konzept Workflow-Management als an
erkannt betrachtet werden. Gerade im Zuge von Maßnahmen des Business Process
Reengineering wird Workflow-Management oft als geeignetes Instrumentarium
zur Modellierung und Ausführung von Arbeitsabläufen beziehungsweise Work
flows mit dem Ziel der informationstechnischen Unterstützung der Abläufe be
trachtet. Verwunderlich ist nur, daß trotz dieser inzwischen positiven Grundein
stellung dem Konzept gegenüber die Zahl der implementierten Workflow-Mana
gement-Anwendungen noch weit hinter den Prognosen und Erwartungen zurück
steht. Neben nicht technischen Gründen besteht sicherlich eine Ursache für diese
Situation in der noch oftmals unbefriedigenden technischen Ausgestaltung von
Workflow-Management-Systemen. Gerade im Bereich der Architektur von Work
flow-Management-Systemen werden erhebliche Mängel festgestellt, welche einem
effektiven und effizienten Einsatz dieser Technologie noch entgegenstehen.
Der Frage der Architektur von Workflow-Management-Systemen und deren
Implementierung widmet sich Herr Dr. Schulze im vorliegenden Buch. Er geht der
Ursache vieler Fehlentwicklungen im Bereich Workflow-Management-Systeme
auf den Grund und erarbeitet wesentliche Anforderungen an die Implementierung
solcher Systeme. Im Mittelpunkt dieses Buchs steht die Konzeption eines univer
sellen, plattformneutralen Workflow-Management-Dienstes. Durch dessen Integra
tion in die Architektur der Object Management Group kann er als immanent offen
bezeichnet werden. Das Zusammenbringen mit der Business Object Facility der
Object Management Group, einem allgemeingültigen, branchenneutralen Frame
work für die Erstellung von Geschäftsanwendungen, verspricht eine Integration
von prozeßorientierter Anwendungsentwicklung und Workflow-Management.
Wir empfehlen das vorliegende Buch Praktikern, welche die Entwicklung von
Workflow-Management-Anwendungen im Sinn haben. Auch wenn sie im Normal
fall nicht selbst ein Workflow-Management-System entwickeln werden, dient die
vorgestellte Untersuchung dazu, solche Systeme besser zu verstehen. Dies ver
spricht sowohl mehr Kompetenz und Weitblick bei einer notwendigen Systemaus
wahl als auch einen effektiveren Einsatz der Technologie Workflow-Management.
Darüber hinaus ist dieses Buch interessant für Entwickler, die Anwendungen im
Kontext der Object Management Architecture der Object Management Group kon
zipieren wollen. Sie erhalten einen hervorragenden Einblick in die Verwendung
der dort definierten Komponenten. Dieses Buch richtet sich aber auch an den wis
senschaftlichen Leserkreis, da Schwachstellen und offene Punkte im Rahmen der
Object Management Architecture identifiziert und diskutiert werden.
Erlangen, im September 1999 Dortmund, im September 1999
Stefan Jablonski Wolfgang Deiters
Vorwort
Es gibt eine große Menge von Veröffentlichungen zum Thema Workflow-Ma
nagement und eine ständig wachsende Zahl kommerzieller Produkte, die sich mit
dem Begriff schmücken. Die prinzipielle Idee sowie Vorteile und Nutzen, die sich
durch den Einsatz von Workflow-Management-Technologie erzielen lassen, sind
leicht zu vermitteln und überzeugend. Dennoch sind Workflow-Management-Sy
sterne (WFMS) bei weitem nicht so etabliert, wie man das demzufolge erwarten
würde. Eine Organisation, die von den Vorteilen eines solchen Systems in vollem
Umfang profitieren möchte, muß erheblichen Einführungsaufwand leisten, indem
sie es möglichst nahtlos in ihre vorhandene IT-Landschaft integriert. Insgesamt er
scheint das Nutzenpotential um so größer, je mehr man eine flächendeckende und
enge Durchdringung zuläßt. Die verwirrende Vielfalt von Ansätzen sowohl im
kommerziellen als auch im wissenschaftlichen Bereich hält Anwender jedoch bis
her davon ab, genau dieses Risiko einzugehen. Auch heute noch herrscht vielfach
Unklarheit über die Leistung und die grundlegenden Funktionen von WFMS.
Auch gibt es kein allgemein etabliertes Architekturmodell oder Konsens über ei
nen grundlegenden Satz von Modellierungskonstrukten.
Eine Verbesserung dieser unbefriedigenden Situation versprechen Standards,
die zumindest grundlegende Konzepte, Begriffe sowie Schnittstellen festschreiben
sollen. Dieses Buch gibt einen Überblick über solche Standards, gibt sich aber
nicht mit einer reinen Darstellung und Bewertung der jetzigen Situation zufrieden.
Statt dessen wird der Anspruch einer umfassenden und grundlegenden Darstellung
der Problematik anhand der objektorientierten Konzeption eines vollständigen
Workflow-Management-Dienstes verfolgt, der weit über das hinausgeht, was bis
herige Systeme leisten. Es wird ein Workflow-Management-Dienst konzipiert, der
sich den Designrichtlinien der Object Management Group unterwirft und dadurch
eine harmonische Integration mit anderen Architekturkomponenten erlaubt.
Dieses Buch ist in sieben Kapitel gegliedert. Das erste Kapitel gibt eine thema
tische Einführung und nimmt eine erste Positionierung des zu konzipierenden
Workflow-Management-Dienstes vor. Es werden Begriffe und Zusammenhänge
vorgestellt, die für das Verständnis der Problemstellung und der Zielsetzung not
wendig sind. Das breite inhaltliche Spektrum des Themenbereichs Workflow-Ma
nagement macht es notwendig, im zweiten Kapitel darauf gesondert einzugehen.
Dort werden dem Leser die Grundlagen vor Augen geführt, die zur Motivation
von Anforderungen in den weiteren Kapiteln benötigt werden. Insbesondere wird
ausführlich auf den Modellierungsgegenstand - kooperative Arbeitsabläufe - ein
gegangen. Zusammen mit einer Beschreibung der heute üblichen Funktionen von
WFMS bildet das zweite Kapitel einen ausführlichen Einblick in den "State-of
the-Art". Das dritte Kapitel führt verteilte Objektverwaltungssysteme ein, deren
VIII Vorwort
Eignung als Implementierungsgrundlage von WFMS Kernthese dieses Buchs ist.
Objektverwaltungssysteme wenden auf der feingranularen Ebene einzelner Ob
jektexemplare das Client/Server-Architekturmodell an, dessen kurze Diskussion
daher den Anfang des dritten Kapitels bildet. Da die Object Management Archi
tecture als Grundlage für die Konzeption gewählt wurde, nimmt deren Darstellung
und Untersuchung breiten Raum ein. Auf der Basis objektorientierter Architek
turen wird momentan sowohl in der akademischen Welt als auch bereits in ersten
Produkten die Idee autonomer Geschäftsobjekte diskutiert. Was darunter zu ver
stehen ist, welche Ansätze zu unterscheiden sind und wie gut sich diese Konzepte
für eine Integration mit WFMS eignen, wird im abschließenden Teil des dritten
Kapitels dargestellt. Der Kern des Buchs findet sich in den Kapiteln 4 und 5. Im
vierten Kapitel erfolgt als Grundlage der Konzeption eines verteilten Workflow
Management-Dienstes die Definition eines logischen Ebenenmodells. Als Inhalt
der Ebene der Workflow-Metaschemata wird ein geeignetes Workflow-Metasche
ma herausgearbeitet, bei dem Aspekte der Erweiterbarkeit, die Dienste und die
verteilte Ausführung von Workflow-Objekten und die Wiederverwendung von
Workflow-Schemata im Mittelpunkt stehen. Eine Umsetzung des entwickelten
Ebenenmodells auf der Grundlage der OMA findet sich im fünften Kapitel, das
sich mit der Ableitung eines Architekturmodells beschäftigt. Dort werden die Ar
chitekturkomponenten, ihre Funktion und deren Zusammenhänge aufgezeigt. Vor
und Nachteile verschiedener Architekturvarianten sowie alternative Realisierungs
möglichkeiten werden ausführlich diskutiert. Diese Ergebnisse und das Architek
turmodell sind unabhängig von einer konkreten Implementierung. Die Gültigkeit
der in Kapitel 4 und 5 vorgestellten Konzepte und Ideen wurde anband einer kon
kreten Implementierung validiert. Die Vorstellung der Ergebnisse und eine Dar
stellung interessanter Aspekte der Implementierung im Forschungsprojekt Wor
COS bilden das sechste Kapitel. Der Schwerpunkt liegt dort in der Vorstellung
ausgewählter Komponenten der Implementierungsarchitektur. Besonders wichtig
ist die Darstellung von Perspektiven für künftige Implementierungen, die heute
aufgrund der fehlenden Verfügbarkeit bestimmter Objektdienste nicht möglich
sind. Das Schlußkapitel bewertet den konzipierten Architekturvorschlag anband
der eingeführten Anforderungen. Auch der implementierte Prototyp wird einer ab
schließenden Einschätzung unterzogen. Eine Beurteilung momentan verfügbarer
Werkzeuge sowie ein Ausblick auf künftige Entwicklungen runden das Buch ab.
Danksagungen
Dieses Buch geht in weiten Teilen auf meine Dissertation zurück, die während
meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Datenban
ken der TU Dresden entstand. Für die Möglichkeit einer umfassenden Erarbeitung
der Thematik möchte ich meinem Doktorvater Prof. Dr. Klaus Meyer-Wegener
herzlich danken. Von ihm habe ich nicht nur gründliches wissenschaftliches Ar
beiten gelernt, sondern auch, scheinbar Etabliertes stets mit dem notwendigen kri
tischen Abstand zu betrachten. Herrn Prof. Dr. Alexander Schill danke ich für die
Übernahme des Zweitgutachtens. Als ausgesprochenen Glücksfall möchte ich es
bezeichnen, daß ich Dr. Christoph Bußler als dritten Gutachter gewinnen konnte.
Die Hinweise und Beispiele, die er auf der Basis seiner jahrelangen Erfahrung ge
ben konnte, waren für mich von sehr großem Wert.
Von den Mitarbeitern und Angehörigen der Professur möchte ich meinem
Kollegen Dr. Markus Böhm besonderen Dank aussprechen. Die zum Teillangwie
rigen, aber immer konstruktiven Diskussionen mit ihm waren der Qualität meiner
Arbeit überaus zuträglich. Dank schulde ich auch allen Studenten, die mit Diplom
und Studienarbeiten im Rahmen des WorCOS-Projekts meine Forschung unter
stützt haben. Hervorheben möchte ich Dirk Weise, dessen persönliche Leistung
besonders viele Anregungen für meine Arbeit geliefert hat, sowie Uwe Donath,
Mike Fischer, Eckhard Malcherek und Charles Thain.
Die Teilnahme an OMG-Konferenzen gab mir die Gelegenheit, die Verfasser
vieler Standards sowie andere renommierte Persönlichkeiten kennenzulernen und
mit ihnen anregende Diskussionen zu führen. Interessante Anregungen habe ich
erhalten von: Bill Cox, Cory Casanave, David Zenie, Fred Cummins, Jeff Suther
land, Jon Siegel, Marc-Thomas Schmidt, Michael Brodie, Peter Herzum, Rainer
Kossmann, Robert Shelton, Santanu Paul und Sridhar Iyengar. Besonders bedan
ken möchte ich mich bei Oliver Sims, der sich für meine Fragen über Geschäfts
objekte viel Zeit genommen hat.
Dank schulde ich auch der Hanns-Seidel-Stiftung e.V., die meine Forschungs
arbeit durch ein Promotions stipendium aus Mitteln des Bundesministeriums für
Bildung und Wissenschaft, Forschung und Technologie gefördert hat. Bei IONA
Technologies bedanke ich mich herzlich für die Bereitstellung von Lizenzen von
Orbix im Rahmen ihres Hochschulförderungsprogramms.
Den Herausgebern dieser Reihe, Prof. Dr. Stefan Jablonski und Dr. Wolfgang
Deiters, sowie den Mitarbeitern des Springer-Verlags ist dafür zu danken, daß sie
mir die Veröffentlichung meiner Gedanken ermöglichten und mich bei der Ab
wicklung stets freundlich unterstützten.
Dresden, im Oktober 1999 Wolfgang Schulze
In haltsverzeichn is
1 Einleitung ................................................................................................. 1
1.1 Begriffsdefinitionen ................................................................................... 1
1.2 Problemstellung ......................................................................................... 3
1.3 Zielsetzung ................................................................................................ 6
1.4 Ein begleitendes Beispiel ........................................................................... 9
1.5 Verwandte Arbeiten ................................................................................. 11
2 Unterstützung kooperativer Arbeitsabläufe durch Workflow-
Management-Anwendungen ................................................................. 13
2.1 Ist-Zustand betrieblicher Anwendungssysteme ....................................... 13
2.2 Prozeßorientierte Sichtweise auf betriebliche Abläufe ............................ 15
2.3 Software-Unterstützung kooperativer Arbeitsabläufe ............................. 18
2.3.1 Klassifikation von Arbeitsabläufen in Büroumgebungen .............. 19
2.3.2 Computer Supported Cooperative Work ........................................ 21
2.3.3 Groupware und Groupware-Plattformen ........................................ 23
2.3.4 Office Automation und Workflow-Management-Systeme ............ 24
2.4 Einsatz von Workflow-Management-Systemen ...................................... 26
2.4.1 Eigenschaften geeigneter Organisationen und Büroabläufe .......... 26
2.4.2 Ziele des Einsatzes von Workflow-Management-Systemen .......... 27
2.4.3 Auswirkungen des Einsatzes von WFMS auf andere Arten der
Anwendungsentwicklung ...................................................................... 29
2.5 Funktionen von Workflow-Management-Systemen ................................ 31
2.5.1 Die Entwicklerschnittstelle ............................................................ 32
2.5.2 Die Anwenderschnittstelle ............................................................. 33
2.5.3 Die Administratorschnittstelle ....................................................... 34
2.5.4 Ausführung von Workflows ........................................................... 35
3 Basismechanismen und Anwendung verteilter
Objektverwaltungssysteme ................................................................... 37
3.1 Client/Server- Architekturen .................................................................... 37
3.1.1 Zweischichtige Client/Server-Architekturmodelle ........................ 38
3.1.2 Drei-und mehrschichtige Client/Server-Architekturmodelle ........ 39
3.1.3 Middleware-Unterstützung für Client/Server-Architekturen ......... 40
XII Inhaltsverzeichnis
3.2 Verteilte Objektverwaltungssysteme ....................................................... 42
3.2.1 Charakteristika verteilter Objektverwaltungssysteme .................... 43
3.2.2 Übersicht verteilter Objektverwaltungssysteme ............................ 44
3.3 Das Architekturmodell der Object Management Group .......................... 47
3.3.1 Object Management Group (OMG) ............................................... 48
3.3.2 OMG Object Management Architecture (OMA) ........................... 48
3.3.3 Common Object Request Broker Architecture (CORBA) ............. 50
3.3.4 CORBAservices ............................................................................. 52
3.3.5 CORBAfacilities ............................................................................ 70
3.3.6 Domain Interfaces .......................................................................... 77
3.3.7 Application Objects ....................................................................... 78
3.3.8 Zusammenfassung und Bewertung ................................................ 79
3.4 Geschäftsobjekte ..................................................................................... 81
3.4.1 Anwendungsentwicklung mit Geschäftsobjekten .......................... 81
3.4.2 Charakteristika von Geschäftsobjekten .......................................... 85
3.4.3 Semantische Interoperabilität ........................................................ 90
3.4.4 Infrastrukturdienste für Geschäftsobjekte ...................................... 92
3.4.5 Konkrete Ansätze für die Realisierung von Geschäftsobjekten ..... 95
3.4.6 Zusammenfassung und Bewertung ................................................ 96
4 Ein logisches Ebenenmodell für einen verteilten Workflow-
Management-Dienst .............................................................................. 99
4.1 Anforderungen und Entwurfsprinzipien ................................................ 100
4.1.1 Getrennte Repräsentation von Schemata und Exemplaren .......... 100
4.1.2 Beschreibung der Ergebnisse mit standardisierten Mitteln .......... 101
4.1.3 Formulierung von Schnittstellenbeschreibungen in der IDL ....... 102
4.1.4 Verwendung bestehender OMA-Komponenten ........................... 103
4.2 ModelIierungsebenen eines WFMD ...................................................... 107
4.2.1 Motivation der Metamodellierung ............................................... 107
4.2.2 Eigenschaften von Metaobjekten ................................................. 107
4.2.3 Ebenenmodelle für Repositories .................................................. 110
4.2.4 Anwendung aufWorkflow-Management-Systeme ...................... 112
4.3 Ebene der Workflow-Exemplare ........................................................... 113
4.3.1 Objektorientierung und Ablaufsteuerung ..................................... 113
4.3.2 Anforderungen an Workflow-Exemplar-Objekte ........................ 117
4.3.3 Ausführungsmodelle von WorkfIow-Exemplar-Objekten ........... 118
4.3.4 Basisfunktionen von WorkfIow-Exemplar-Objekten .................. 119
4.3.5 Workflow-Exemplar-spezifische Integritätsbedingungen ............ 120
4.4 Ebene der WorkfIow-Schemata ............................................................. 122
4.4.1 Anforderungen an WorkfIow-Schemata ...................................... 122
4.4.2 Wiederverwendung von WorkfIow-Schemata ............................. 124
4.4.3 Lebenszyklus von WorkfIow-Schemata ...................................... 131
4.4.4 WorkfIow-Typ-spezifische Integritätsbedingungen ..................... 133