[논문 리뷰] Declarative Event-Based Workflow as Distributed Dynamic Condition Response Graphs

Thomas Hildebrandt, Raghava Rao Mukkamala|IT University Of Copenhagen (IT University of Copenhagen)|2011. 10. 19.

Business Process Modeling and AnalysisBusiness, Management and Accounting참고 문헌 24인용 수 17

한 줄 요약

이 논문은 동적 조건 반응 그래프(DCR-그래프)를 소개한다. DCR-그래프는 주로 조건, 반응, 포함, 배제의 네 가지 기본 관계를 사용하여 유연하고 제약 기반의 프로세스 모델링을 가능하게 하는 선언적이고 이벤트 기반의 워크플로우 모델이다. 이는 프라임 이벤트 구조의 일반화이자, 런타임 상태 시각화와 브라우저 오토마타를 통한 검증을 위한 형식적 매핑을 지원하는 동적이고 분산된 워크플로우를 가능하게 한다.

ABSTRACT

We present Dynamic Condition Response Graphs (DCR Graphs) as a declarative, event-based process model inspired by the workflow language employed by our industrial partner and conservatively generalizing prime event structures. A dynamic condition response graph is a directed graph with nodes representing the events that can happen and arrows representing four relations between events: condition, response, include, and exclude. Distributed DCR Graphs is then obtained by assigning roles to events and principals. We give a graphical notation inspired by related work by van der Aalst et al. We exemplify the use of distributed DCR Graphs on a simple workflow taken from a field study at a Danish hospital, pointing out their flexibility compared to imperative workflow models. Finally we provide a mapping from DCR Graphs to Buchi-automata.

연구 동기 및 목표

• 완전 재규명이 필요하지 않은 유연한 실행과 진화를 지원하는 선언적 대안을 제안하여 지시형 워크플로우 모델의 경직성 문제를 해결한다.
• LTL 기반 접근법의 한계를 극복하기 위해 복잡한 논리 문법을 피하는 시각적이고 사용자 友好的한 표기법을 제공한다.
• 역할 기반 이벤트 할당과 무한 행동 지원을 통해 동적이고 분산된 프로세스 모델링을 가능하게 한다.
• 프라임 이벤트 구조의 보존적 일반화를 통해 워크플로우 실행과 검증에 대한 형식적 기반을 제공한다.
• 프로토타입 엔진과 SPIN 등의 모델 체커와의 통합을 통해 실용적 도입을 촉진한다.

제안 방법

• 이벤트를 노드로 하고 조건(→•), 반응(•→), 포함(→+), 배제(→−)의 네 가지 관계를 갖는 방향 그래프로 DCR-그래프를 정의한다.
• 런타임 상태를 표현하기 위한 마킹을 도입하여 활성화된 이벤트와 실행 가능한 이벤트의 시각적 표현을 가능하게 한다.
• 인과 순서를 조건과 반응 관계의 쌍으로 대체하여 진전과 의존성을 모델링함으로써 프라임 이벤트 구조를 일반화한다.
• 이벤트의 동적 포함 및 배제를 허용함으로써 무한 행동의 유한 표현을 가능하게 한다.
• 다양한 주체 간의 분산 및 조율을 모델링하기 위해 이벤트에 역할과 주체를 할당한다.
• DCR-그래프에서 브라우저 오토마타로의 형식적 매핑을 제공하여 유한 및 무한 실행의 수용 조건를 특성화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 선언적 워크플로우 모델은 전체 재규명 없이도 어떻게 실행의 유연성과 진화를 지원할 수 있는가?
• RQ2 시각적 제약 기반 표기법은 사용자 친화적이면서도 형식적으로 기반을 두어 검증이 가능한가?
• RQ3 무한 실행과 이벤트 재구성 포함 동적 행동은 어떻게 모델링하고 끝없이 표현 가능한가?
• RQ4 DCR-그래프와 프라임 이벤트 구조, 페트리 넷과 같은 기존 모델 간의 형식적 관계는 무엇인가?
• RQ5 LTL 기반 모델과 비교했을 때 DCR-그래프는 사용자에게 더 접근하기 쉬우면서도 실제 워크플로우에 충분한 표현력을 유지할 수 있는가?

주요 결과

• DCR-그래프는 프라임 이벤트 구조의 보존적 일반화를 제공하며, 형식적 성질을 유지하면서도 동적 행동과 분산 처리를 추가한다.
• 조건과 반응 관계의 쌍을 통해 약한 동시성 공정성(weak concurrency fairness)을 지원함으로써 비결정적 실행의 정확한 처리가 가능하다.
• 그래픽 표기법을 통해 마킹을 통한 런타임 상태의 직접적 시각화가 가능하여 비전문가 사용자에게도 사용성과 투명성을 향상시킨다.
• 브라우저 오토마타로의 형식적 매핑을 통해 런타임의 유한 및 무한 실행에 대한 모델 체킹과 형식적 검증이 가능하다.
• 프로토타입 구현은 SPIN 모델 체커와 통합되어 도구 기반 워크플로우 분석의 실현 가능성을 입증한다.
• 병원 사례 연구를 통해 LTL 기반 모델 대비 사용성 면에서 뛰어난 성능을 보이며, 실제 워크플로우에 필요한 충분한 표현력을 유지함을 검증하였다.