[论文解读] BPDMN: A Conservative Extension of BPMN with Enhanced Data Representation Capabilities

Matteo Magnani, Danilo Montesi|ArXiv.org|Jul 11, 2009

Business Process Modeling and Analysis参考文献 7被引用 23

一句话总结

本文提出BPDMN，作为BPMN的保守扩展，通过整合成熟数据建模符号中的特定数据构造，增强了数据建模能力。该扩展引入了结构化数据对象、数据存储（如数据库、文档文件夹）以及数据映射，能够在不增加视觉复杂度的前提下，无缝表示BPMN图中的数据流与状态，从而提升业务流程设计中的沟通效率与互操作性。

ABSTRACT

The design of business processes involves the usage of modeling languages, tools and methodologies. In this paper we highlight and address a relevant limitation of the Business Process Modeling Notation (BPMN): its weak data representation capabilities. In particular, we extend it with data-specific constructs derived from existing data modeling notations and adapted to blend gracefully into BPMN diagrams. The extension has been developed taking existing modeling languages and requirement analyses into account: we characterize our notation using the Workfl ow Data Patterns and provide mappings to the main XML-based business process languages.

研究动机与目标

• 解决BPMN在数据表示方面的局限性，尽管数据在业务流程中处于核心地位，但其在建模数据结构与数据流方面仍显不足。
• 将成熟符号（如ER、UML）中的数据建模构造整合至BPMN，以在不同角色间保持一致性与可用性。
• 实现BPDMN图与BPEL、XPDL等可执行语言之间的精确映射，以支持工具链与流程执行。
• 通过统一符号建模数字数据、纸质文档及数据库交互，支持自动化与人工参与的业务流程。
• 为一种标准化、全面的业务流程建模语言奠定基础，实现流程建模与数据建模的统一。

提出的方法

• 设计新型BPMN兼容的可视化构造：支持展开字段的结构化数据对象，数据存储（如DB、数据仓库、文档文件夹），以及数据映射连接器。
• 应用工作流数据模式，验证所提出构造在建模常见数据处理场景中的表达能力。
• 将BPDMN构造映射至基于XML的流程语言（BPEL、XPDL），以确保可执行性与工具互操作性。
• 通过一家机械工程公司的实际业务流程开展案例研究，以提取需求并验证该符号的适用性。
• 将该符号集成至设计方法论及配套工具中，如先前工作（MagnaniICEIS09）所展示，以确保其实际适用性。
• 通过采用保守扩展确保与BPMN 1.2的向后兼容性，不改变现有BPMN语义或视觉语法。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不损害BPMN简洁性与可读性的前提下，扩展BPMN以支持结构化数据建模？
• RQ2 哪些来自现有符号的建模构造可被有效适配至BPMN，以准确建模数据流与状态？
• RQ3 所提出的扩展在多大程度上能够支持自动化与人工执行的业务流程？
• RQ4 BPDMN中的数据映射如何确保在流程活动间正确传播数据，尤其是在映射至BPEL等可执行语言时？
• RQ5 该扩展符号能否被映射至标准的基于XML的流程语言（如BPEL、XPDL），以支持执行与工具链集成？

主要发现

• BPDMN成功引入了支持展开字段的结构化数据对象（如cardNumber或hotelCompany等变量），实现了流程图中精确的数据表示。
• 引入数据存储（如DB、数据仓库、文档文件夹）可建模持久化数据仓库，增强了可追溯性与数据生命周期管理能力。
• 数据映射功能可准确表示活动之间的数据流，例如将hotelCompany的值从一个任务传递至另一个任务，确保语义一致性。
• 该符号同时支持数字数据（如消息、表单）与物理数据（如MS Word操作手册），适用于混合型人机协作流程。
• BPDMN图在保持低视觉复杂度的同时，显著提升了表达能力，如在差旅预订与ECO流程示例中所展示。
• 所提出的扩展与现有BPMN工具兼容，可映射至BPEL与XPDL，支持执行与工具链集成。