SPOT: Service-basierte und Prozess-orientierte Orchestrierungs-Technologie

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Inhaltsverzeichnis

Projektbeschreibung

LogoInformationstechnik (IT) ist heute ein unverzichtbarer Bestandteil der Infrastruktur in Unternehmen, Behörden und öffentlichen Einrichtungen. In der Regel dient sie zur Unterstützung des operativen Kerngeschäfts. Die wachsende Dynamik dieses Kerngeschäfts, der Wettbewerbsdruck sowie der Wandel der gesetzlichen Rahmenbedingungen verlangen nach immer schnelleren Änderungen der Geschäftsprozesse und der dahinter liegenden IT-Infrastruktur bei steigendem Produktivitätsdruck. Gleichzeitig bedingt die geforderte Kundenorientierung die Unterstützung individualisierbarer Prozesse. Schließlich erfordern unvorhergesehene Ereignisse oftmals eine spontane Anpassung der Routineprozesse an das jeweilige Ereignis.

Projektlaufzeit

1.04.2008 bis 31.3.2011

Ziel

Vor diesem Hintergrund haben sich die Fraunhofer-Institute ISST, IAO und IML zu einer Allianz zusammengeschlossen, die auf der Basis ihrer komplementären Kompetenzen und vorhandener Lösungsbausteine eine servicebasierte, prozessorientierte Orchestrierungstechnologie (SPOT) entwickelt hat. Gegenstand von SPOT ist es, einem Fachanwender zu ermöglichen, für seinen Anwendungsbereich flexible, individualisierte Unterstützung seiner Geschäftsprozesse aus vorgefertigten IT-Bausteinen und Prozessmustern zusammenzustellen. Auf Knopfdruck wird daraus ein ausführbares Programm, das durch seine Abarbeitung eine automatisierte Steuerung der Geschäftsprozesse gewährleistet. Dabei werden verschiedene Aspekte der Geschäftsprozesse wie Reihenfolgen von Aktivitäten, Sicherheit, unvorhergesehene Ereignisse oder der Ressourcenbedarf berücksichtigt und in einer für den Fachanwender verständlichen Sprache beschrieben.

Anwendungsbereiche

Prozessmanagement gilt in zunehmendem Maße als unverzichtbares Instrument, um Geschäftsprozesse effizient und effektiv aufeinander abzustimmen, Kosten zu sparen und die Qualität nachhaltig zu steigern. Der Einsatz von IT-Werkzeugen bietet sich an, um die Prozessteuerung zu automatisieren, die Dokumentationslast zu reduzieren und das Controlling zu erleichtern. Dennoch besteht nach wie vor eine hohe Diskrepanz zwischen der fachlichen Sicht auf Prozessabläufe und deren konkreter technischer Realisierung, was die Einführung des IT-gestützten Prozessmanagements in vielen Domänen erschwert.

Mit der SPOT-Technologie wird diese Diskrepanz beseitigt, indem Fachanwender selbst in die Lage versetzt werden, Prozessabläufe aus ihrer Sicht zu entwerfen, zur Ausführung zu bringen und bei Bedarf dynamisch an geänderte Rahmenbedingungen anzupassen. Um flexible Prozesse mit IT-Unterstützung in ausführbare Workflows überführen zu können, müssen diese hinreichend präzise und vollständig beschrieben werden. Hierfür wurde, angelehnt an BPMN, eine spezielle Beschreibungssprache, die SPOT-ML, mit entsprechender grafischer Darstellung entwickelt. Die Beschreibungssprache basiert auf dem SPOT-Metamodell zur Beschreibung von Aktivitäten, Ereignissen, Informationen und Ressourcen. Um Fachanwendern die Prozessmodellierung zu ermöglichen, werden die intern auf SPOT-ML abgebildeten Prozesse in domänenspezifischen Fachsichten dargestellt, die auf die Bedürfnisse der Anwender zugeschnitten sind und von technischen Details abstrahieren. Auf Basis der SPOT-ML-Repräsentation wird die fachliche Darstellung anschließend vom SPOT Process Compiler in ausführbare Workflows übersetzt und auf einem Prozess-Server zur Instanziierung bereitgestellt. Es entsteht quasi eine »Anwendung auf Knopfdruck«.

Folgende Komponenten wurden entwickelt:

  • SPOT-ML basierend auf dem SPOT-Metamodell
  • SPOT-ML Editor zum erstellen von Prozessen mit SPOT-ML
  • SPOT Process Compiler zum übersetzen von Prozessen in ausführbaren Code
  • SPOT Execution Service zur Bereitstellung ausführbarer Prozesse auf einem Prozess-Server
  • SPOT Tools für das Verwalten, Instanzieren, Ändern und kontrollieren von Prozessen

Verifiziert wurde das SPOT-Konzept anhand zweier Szenarien aus unterschiedlichen Domänen.

Pilotanwendung Gesundheit: Integrierte Versorgung von Rückenerkrankungen

Angesichts der steigenden Kosten im Gesundheitswesen und der Zunahme des Qualitätsdrucks wird effizientes und effektives Prozessmanagement immer wichtiger. Dies gilt nicht nur innerhalb einzelner Einrichtungen, wie Kliniken oder Medizinischen Versorgungszentren, sondern sektorübergreifend. Das im SPOT-Projekt realisierte Szenario für den Gesundheitsbereich zielt auf die prozessorientierte Unterstützung solcher integrierten Versorgungsstrukturen ab. Das Szenario »Integrierte Versorgung von Wirbelsäulenerkrankungen« wurde gewählt, da es sich bei Erkrankungen des Bewegungsapparats um eines der häufigsten Leiden in den Industrieländern handelt, das sehr hohe Kosten im Gesundheitswesen verursacht. Im ersten Schritt wurde für die Umsetzung des Szenarios eine domänenspezifische Sprache (DSL) kreiert. Daraus wurde mit dem SPOT Care Plan Modeler anschließend ein web-basiertes Modellierungswerkzeug entwickelt, das es Ärzten ermöglicht, mit Hilfe der DSL aus ihrer Sicht Prozessbeschreibungen zu erstellen. Durch die Bereitstellung eines Basisprozesses für die integrierte Versorgung und einer Menge von Änderungsmustern, reduziert sich der Aufwand der Prozessmodellierung auf die diagnose- bzw. therapiespezifische Konfiguration des Basisprozesses. Nach Abschluss der Prozesskonfiguration kann der Fachexperte auf Knopfdruck den SPOT Process Compiler starten, der die fachliche Prozessbeschreibung automatisch in einen ausführbaren technischen Workflow transformiert. Die Instanziierung und Ausführung des so erzeugten Workflows erfolgt mit Hilfe der SPOT Execution Engine. Zum Einsatz kommt hierbei das adaptive Workflow Management System der Aristaflow GmbH, das auch die ad hoc Modifikation von Prozessinstanzen zur Laufzeit ermöglicht. Änderungen an laufenden Prozessen zur integrierten Versorgung von Wirbelsäulenerkrankungen können im SPOT Healthcare Demonstrator ebenfalls von Ärzten aus fachlicher Sicht und ohne technisches Wissen durchgeführt werden.

Pilotanwendung Logistik: Ressourcen-Handling am Beispiel Baustellenlogistik

Logistik ist der Teil der Wirtschaft, der Branchen miteinander verbindet und Aufgaben bis weit in alle Unternehmen übernimmt. Zur Logistik zählt neben dem physischen Materialfluss insbesondere auch der gesamte begleitende und steuernde Informationsfluss. Diesen gilt es, im Sinne eines Supply Chain Managements in die Unternehmensprozesse aller Beteiligten zu integrieren. Das Handling von Ressourcen wie Transportmittel, Lagerflächen oder auch Personal nimmt dabei einen besonderen Stellenwert ein. Das in SPOT realisierte Logistikszenario hat deshalb beispielhaft die Integration der Baustellenlogistik in das Containergeschäft zum Gegenstand.

Analog zum Healthcare-Szenario wurde auch hier zunächst eine Logistik-spezifische Prozessbeschreibungssprache, das Prozessketteninstrumentarium (PKI), genutzt, die auf SPOT-ML abgebildet wurde. Der SPOT Logistik Demonstrator ermöglicht, realitätsgetreu die bewegliche Ressource »Behälter« durch verschiedene Applikationen zu verplanen. Dazu wurden bestehende Softwareanwendungen, hier beispielhaft Dienste zur Zeitplanung und zur geografischen Planung, als IT-Dienste gekapselt und mittels SPOT integriert. Durch die flexible prozessorientierte Kombination verschiedener Standarddienste lässt sich eine schnelle Anpassung und Umsetzung neuer Anforderungen aufgrund neuer Prozesse oder auch komplett neuer Logistiksysteme erreichen. Auf diese Weise wird die Grundlage für die Erfüllung der hohen Anforderungen der Logistik an flexible Softwaresysteme und deren Vernetzung erreicht.

Beteiligte Institute

Ein interdisziplinäres Team aus drei Fraunhofer-Instituten gestaltet gemeinsam eine umfassende technische Lösung für die Generierung einer individualisierbaren multimodalen Anwendung.

Die in diesem Projekt verbundenen Fraunhofer-Institute IAO, IML und ISST verfügen über die erforderliche Fachkompetenz, um die geplante technische Lösung zu realisieren. Darüber hinaus sind das Branchen-Knowhow und die notwendigen Netzwerke in den angestrebten Anwendungsfeldern Gesundheitswirtschaft und Logistik vorhanden, um die Lösungen auch erfolgreich in die Anwendung zu bringen.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Prozessorientiertes Plattform Engineering, Human-Computer-Interaction, Informations- und Kommunikationstechnik, Logistik und Public Health arbeiten hierfür mit Fachanwendern aus dem Gesundheitswesen und der Logistikbranche zusammen.

  • Fraunhofer IAO
  • Fraunhofer IML
  • Fraunhofer ISST

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Kontakt

Stefan StrunckStefan Strunck
Fraunhofer IAO
stefan.strunck@iao.fraunhofer.de