[논문 리뷰] An Ontological Analysis of Business Process Modeling and Execution

Robert Singer|arXiv (Cornell University)|2019. 01. 01.

Business Process Modeling and Analysis참고 문헌 68인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 형식적이고 의미적으로 풍부한 비즈니스 프로세스 모델링을 가능하게 하기 위해 OWL 기반 온톨로지 기반의 BPMN를 제안하며, 공통된 온톨로지 개념을 통해 BPMN 모델이 체계적으로 주제 중심 BPM(S-BPM)으로 변환될 수 있음을 입증한다. 주요 기여는 개념 검증용 변환 파이프라인과 다양한 표기법에서 모델을 실행할 수 있는 마이크로서비스 기반 WfMS 아키텍처이다.

ABSTRACT

This work presents a fully elaborated ontology, defined via the Ontology Web Language (OWL), of the Business Process Model and Notation (BPMN) standard to define business process models, and we demonstrate that any BPMN model can be serialized as OWL file. Based on ontological analysis and a corresponding definition of a modeling notation as ontology we show that business process models can be transformed from one notation into another one as long as there are common underlying concepts; this is demonstrated with the case of an actor based, or subject-oriented, view on business processes. Furthermore, a reference architecture for Workflow Management Systems (WfMS) based on microservices is discussed which is capable of executing actor based business process models. As a transformation of BPMN models into the actor based view is generally possible, also BPMN models could be enacted. As a result, we can conclude that the actor system is a promising way to stimulate new ways to design workflow management systems and to design business process modeling languages which are more comfortable to use by non-experts without losing necessary expressiveness. Another result is that an ontology is a productive way to define a modeling notation as it can be used as knowledge base, it is a formal conceptualization of the underlying notions, and can be semantically enriched for further use.

연구 동기 및 목표

• 정확한 개념 모델링을 위해 BPMN 표준을 OWL 기반 온톨로지로 형식화하기.
• 공통된 온톨로지 기반을 통해 비즈니스 프로세스 모델링 표기법 간 의미적 상호운용성 제공하기.
• 공통 온톨로지 매핑을 통해 BPMN 모델을 S-BPM 모델로 변환할 수 있음을 입증하기.
• 다양한 프로세스 표기법을 실행할 수 있는 현대적이고 확장 가능한 마이크로서비스 기반 WfMS 아키텍처 설계하기.
• 멀티엔진 지원 및 클라우드 네이티브 배포와 같은 기능을 재평가함으로써 현대적 WfMS 설계에 대한 연구 부족을 보완하기.

제안 방법

• BPMN 2.0 표준의 핵심 개념을 공식적으로 표현하기 위해 포괄적인 OWL 온톨로지 개발.
• 모든 BPMN-XML 파일을 의미 분석을 위해 OWL 기반 모델로 직렬화할 수 있는 소프트웨어 도구 구현.
• 주로 액터 기반 프로세스 모델링에 중점을 두고, 공통된 온톨로지 원소를 사용해 BPMN와 S-BPM 간의 개념적 매핑 수립.
• 두 단계로 구성된 변환 파이프라인 설계: BPMN-XML → OWL(BPMN 온톨로지) → OWL(S-BPM 온톨로지)로 온톨로지 정렬을 통한 변환.
• 워크플로우 엔진을 플러그인식으로 교환 가능한 서비스로 封장한 마이크로서비스 기반 WfMS 레퍼런스 아키텍처 제안.
• 샘플 BPMN 모델을 사용한 개념 검증 응용 프로그램을 통해 변환 과정 검증하여 구조적 및 의미적 일관성 확인.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 형식적 온톨로지가 기계 처리 가능한 방식으로 BPMN 모델링 표기법을 정의하고 분석하는 데 효과적으로 활용될 수 있는가?
• RQ2 공통된 온톨로지 기반을 통해 BPMN 모델을 체계적으로 S-BPM 모델로 변환할 수 있는가?
• RQ3 어떤 아키텍처 원칙이 WfMS가 다양한 비즈니스 프로세스 모델링 표기법을 네이티브로 지원할 수 있도록 하는가?
• RQ4 온톨로지 분석이 비전문가를 위한 더 직관적이고 실행 가능한 프로세스 모델링 언어 설계를 어떻게 지원할 수 있는가?
• RQ5 현대적 WfMS 아키텍처가 마이크로서비스를 얼마나 효과적으로 활용하여 느슨하게 결합된 다중 기업 프로세스를 지원할 수 있는가?

주요 결과

• BPMN 표준은 완전히 OWL 온톨로지로 형식화될 수 있으며, 이는 비즈니스 프로세스 모델에 대한 의미적 풍부함과 기계 추론 가능성을 보장한다.
• 공통된 온톨로지 개념을 통해 BPMN와 S-BPM 간의 개념적 매핑이 가능하며, 이는 모델의 체계적 변환을 가능하게 한다.
• 개념 검증용 변환 파이프라인이 샘플 BPMN 모델을 등가의 S-BPM OWL 모델로 성공적으로 변환하여 본 방법론의 기술적 타당성을 확인했다.
• 제안된 마이크로서비스 기반 WfMS 아키텍처는 워크플로우 엔진이 분리되어 있고 플러그인식으로 구현되어 있어 다양한 표기법의 모델 실행을 지원한다.
• 온톨로지는 다양한 패러다임 간의 형식적 개념화, 의미 분석 및 변환을 가능하게 하는 효과적인 지식 기반 역할을 한다.
• 액터 기반의 S-BPM 패러다임은 표현력에 손상이 없이 비기술자 사용자에게 더 직관적이고 공식적으로 탄탄한 대안을 제공한다.