ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HÀ THỊ HỒNG SƠN NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP KIỂM CHỨNG TÍNH ĐÚNG ĐẮN CỦA MƠ HÌNH QUY TRÌNH NGHIỆP VỤ XÂY DỰNG BẰNG BPMN 2.0 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HÀ THỊ HỒNG SƠN NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP KIỂM CHỨNG TÍNH ĐÚNG ĐẮN CỦA MƠ HÌNH QUY TRÌNH NGHIỆP VỤ XÂY DỰNG BẰNG BPMN 2.0 Ngành: Công nghệ Thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRƢƠNG ANH HOÀNG TS NGUYỄN NHƢ SƠN Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt luận văn sản phẩm riêng cá nhân tôi, không chép lại người khác Trong toàn nội dung luận văn, điều trình bày cá nhân tôi tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất nguồn tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tơi xin chịu tồn trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, tháng 05 năm 2015 Hà Thị Hồng Sơn LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn hướng dẫn bảo tận tình PGS.TS Trương Anh Hồng – người đưa định hướng khoa học quan tâm, động viên, thông cảm, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt trình thực luận văn Đồng thời, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến TS Nguyễn Như Sơn – người đồng hướng dẫn thầy cô giáo khoa Công nghệ thông tin trường Đại học Công nghệ – Đại học Quốc Gia Hà Nội giảng dạy truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho tác giả suốt khóa học Tác giả xin cảm ơn tác giả cơng trình nghiên cứu, tài liệu tác giả sử dụng, trích dẫn luận văn cung cấp nguồn tư liệu quý báu kiến thức liên quan để tác giả thực luận văn Đặc biệt, tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè anh chị em đồng nghiệp – người động viên, hỗ trợ mặt tinh thần giúp đỡ, tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn kế hoạch Hà Nội, ngày 26 tháng 05 năm 2015 Hà Thị Hồng Sơn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU .10 Chƣơng Giới thiệu Error! Bookmark not defined 1.1 Quản lý quy trình nghiệp vụ Error! Bookmark not defined 1.2 Vị trí vai trị kiểm chứng mơ hình quy trình nghiệp vụ BPMS Error! Bookmark not defined 1.3 Các cơng trình nghiên cứu liên quan Error! Bookmark not defined 1.4 Hướng tiếp cận luận văn Error! Bookmark not defined Chƣơng Cơ sở lý thuyết Error! Bookmark not defined 2.1 BPMN 2.0 Error! Bookmark not defined 2.1.1 Các thành phần BPMN 2.0 Error! Bookmark not defined 2.1.2 Ví dụ Error! Bookmark not defined 2.1.3 Đánh giá tần suất sử dụng ký pháp BPMN 2.0 Error! Bookmark not defined 2.2 Tính đắn BPMN Error! Bookmark not defined 2.2.1 Tính đắn mơ hình quy trình nghiệp vụ Error! Bookmark not defined 2.2.2 Các dạng lỗi cấu trúc mơ hình quy trình Error! Bookmark not defined Chƣơng Kiểm chứng tính đắn BPMN dựa dấu vết nhân Error! Bookmark not defined 3.1 Cú pháp trừu tượng BPMN 2.0 Error! Bookmark not defined 3.1.1 Định nghĩa (Core BPMN Process) Error! Bookmark not defined 3.1.2 Định nghĩa (Well-formed BPMN) Error! Bookmark not defined 6 3.2 Dấu vết nhân Error! Bookmark not defined 3.2.1 Định nghĩa (Causality Graph) Error! Bookmark not defined 3.2.2 Định nghĩa (Causal Footprint) Error! Bookmark not defined 3.2.3 Định nghĩa (Causal Closure) Error! Bookmark not defined 3.3 Sinh dấu vết nhân từ BPMN Error! Bookmark not defined 3.3.1 Ánh xạ thành phần từ BPMN sang đồ thị nhân Error! Bookmark not defined 3.3.2 Sinh dấu vết nhân từ đồ thị nhân BPMN Error! Bookmark not defined 3.4 Phát lỗi cấu trúc BPMN dựa dấu vết nhân Error! Bookmark not defined 3.4.1 Lỗi tắc nghẽn (Deadlock Pattern) Error! Bookmark not defined 3.4.2 Lỗi nhiều điểm kết thúc (Multiple Termination Pattern) Error! Bookmark not defined 3.4.3 Lỗi lặp (Trap Pattern) Error! Bookmark not defined Chƣơng Thực nghiệm đánh giá Error! Bookmark not defined 4.1 Yêu cầu Error! Bookmark not defined 4.2 Thiết kế cài đặt Error! Bookmark not defined 4.3 Kết thử nghiệm Error! Bookmark not defined 4.4 Đánh giá Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ viết đầy đủ Diễn giải BP Business Process Quy trình nghiệp vụ BPEL Business Process Excution Language Ngơn ngữ thực thi quy trình nghiệp vụ BPM Business Process Management Quản lý quy trình nghiệp vụ BPMN Business Process Management Notaion Ký pháp mơ hình hóa quy trình nghiệp vụ BPMS Business Process Management System Hệ thống quản lý quy trình nghiệp vụ EPC Event - Driven Process Chain Chuỗi quy trình điều khiển theo kiện DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Kết đánh giá tầm quan trọng chủ đề BPM Error! Bookmark not defined Bảng 4.1 Danh sách plugin package sử dụngError! Bookmark not defined 9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các thành phần BPMS Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Vòng đời BPM Error! Bookmark not defined Hình 1.3 Mơ hình quy trình bán hàng Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Cơng cụ chuyển đổi từ BPMN sang Petri Net Error! Bookmark not defined Hình 1.5 Chuyển đổi từ EPC sang dấu vết nhân Error! Bookmark not defined Hình 1.6 Chuyển đổi từ Petri Net sang dấu vết nhân Error! Bookmark not defined Hình 1.7 Lỗi tắc nghẽn EPC, Petri Net dấu vết nhân Error! Bookmark not defined Hình 1.8 Lỗi nhiều điểm kết thúc Error! Bookmark not defined Hình 1.9 Vịng trịn luẩn quẩn EPC thể dấu vết nhân Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Phân loại thành phần BPMN Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Các kiểu Event BPMN Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Ví dụ ad-hoc process Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Trạng thái thu gọn mở rộng quy trình Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Ví dụ quy trình có AND-Split AND-Join Gateway Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Ví dụ mơ hình quy trình báo giá du lịch Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Quy trình mua hàng phối hợp Error! Bookmark not defined Hình 2.8 Tần suất sử dụng thành phần mơ hình quy trình BPMN 2.0 Error! Bookmark not defined Hình 2.9 Lỗi Deadlock BPMN Error! Bookmark not defined Hình 2.10 Lỗi nhiều điểm kết thúc BPMN Error! Bookmark not defined Hình 2.11 Lỗi vịng lặp vơ hạn BPMN Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Ánh xạ thành phần BPMN sang đồ thị nhân Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Lỗi tắc nghẽn BPMN dấu vết nhân Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Lỗi nhiều điểm kết thúc BPMN dấu vết nhân Error! Bookmark not defined 10 Hình 3.4 Lỗi lặp đơn dấu vết nhân Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Lỗi lặp chung dấu vết nhân Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Sơ đồ ca sử dụng tổng thể hệ thống kiểm chứng BPMN Error! Bookmark not defined Hình 4.2 Cấu trúc hệ thống kiểm chứng BPMN Error! Bookmark not defined Hình 4.3 Phát lỗi tắc nghẽn BPMN dấu vết nhân Error! Bookmark not defined Hình 4.4 Phát lỗi nhiều điểm kết thúc BPMN dấu vết nhân Error! Bookmark not defined Hình 4.5 Phát lỗi lặp đơn BPMN dấu vết nhân Error! Bookmark not defined 11 MỞ ĐẦU Các hệ thống quản lý quy trình nghiệp vụ (Bussiness Process Management System - BPMS) đời ngày phát triển giúp tổ chức, doanh nghiệp xử lý quy trình cách tự động, nhanh chóng, tiết kiệm hiệu Song song với phát triển BPMS phát triển ngơn ngữ mơ hình hóa quy trình, từ ngơn ngữ hình thức Petri Net đến ngôn ngữ định nghĩa EPC, BPMN hay ngơn ngữ thực thi quy trình BPEL Vấn đề đặt làm để kiểm tra tính đắn mơ hình quy trình nghiệp vụ Việc kiểm chứng tính đắn mơ hình quy trình nghiệp vụ có vai trị quan trọng giúp sớm phát lỗi cấu trúc cú pháp quy trình trước đưa vào triển khai, áp dụng, làm giảm chi phí thời gian phát triển, triển khai quy trình Các phương pháp kiểm chứng tính đắn mơ hình quy trình nghiệp vụ đời theo ngơn ngữ mơ hình hóa: sử dụng kiểm chứng mơ hình (Model Checking), phương pháp hình thức (Formal Method) hay lý thuyết đồ thị, mà hầu hết áp dụng với ngơn ngữ hình thức Petri Net BPMN ngơn ngữ mơ hình hóa đại, coi chuẩn ngôn ngữ mô hình hóa, phiên 2.0 năm 2011, gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên, ký pháp đầy đủ, rõ ràng, dễ hiểu nhiều đối tượng người dùng, ngày phổ biến áp dụng nhiều BPMS Luận văn dựa lý thuyết “dấu vết nhân quả” [7] trình bày báo tác giả B.F van Dongen, J Mendling W.M.P van der Aalst để tìm hiểu phương pháp kiểm chứng tính đắn mơ hình quy trình nghiệp vụ dựa khái niệm dấu vết nhân áp dụng ngôn ngữ mô hình hóa BPMN 2.0, đồng thời tiến hành thực nghiệm kiểm chứng tính đắn mơ hình xây dựng dựa BPMN 2.0 cách chuyển đổi sang dấu vết nhân để xác định loại lỗi cấu trúc quy trình Luận văn tổ chức sau: Chương 1: Giới thiệu hệ thống quản lý quy trình nghiệp vụ, vai trị vị trí tốn kiểm chứng tính đắn mơ hình quy trình nghiệp vụ, trình bày số cơng trình nghiên cứu liên quan hướng tiếp cận luận văn Chương 2: Trình bày sở lý thuyết BPMN 2.0 kèm số ví dụ minh họa cho việc sử dụng ký pháp, khái niệm tính đắn BPM loại lỗi cấu trúc thường gặp mơ hình quy trình Chương 3: Trình bày thuật tốn chuyển đổi từ BPMN sang dấu vết nhân quả, áp dụng dấu vết nhân vào để phát dạng lỗi cấu trúc (lỗi tắc 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phan Thanh Đức (2010), "BPM giải pháp công nghệ đầy hứa hẹn cho doanh nghiệp", Tạp chí kinh doanh, 6/2011 Tiếng Anh Aalst W.M.P van der (2013), "Business Process Management: A Comprehen-sive Survey", ISRN Software Engineering 2013, Vol 2013 Aalst W.M.P van der (1999), "Formalization and Verification of Eventdriven Process Chains", Information and Software Technology, Vol 41, pp 639–650 Aalst, W.M.P van der (2000), Workflow Verification: Finding Control-Flow Errors Using Petri-Net-Based Techniques Awad, Ralf Laue and Ahmed (2009), Proceedings of the First International Workshop on Visual Formalisms for Patterns, Visualization of Business Process Modeling Anti Patterns, Vol X Dirk Fahlanda, Ce'dric Favreb, Jana Koehler, Niels Lohmannd, Hagen Volzer, Karsten Wofl Berlin (2009), Analysis on Demand: Instantaneous Soundness Checking of Industrial Business Process Models Dongen B.F van, Mendling J., Aalst W.M.P van der (2006), "Structural Patterns for Soundness of Business Process Models", Proceedings of the 10th IEEE International Enterprise Distributed Objec tComputing Conference E (DOC’06) James, Chang F (2006), Business Process Management System - Strategy and Implementation, Auerbach Publications Marina Mongiello, Daniela Castelluccia (2006), Modelling and verification of BPEL business processes 10 Mathias Weske (2007), Business Languages, Architectures, Springer Process Management Concepts, 11 OMG (2011), Business Process Model and Notation (BPMN) Version 2.0, Object Management Group (OMG) 12 Recker, Michael Zur Muehlen and Jan (2008), How Much Language is Enough? Theoretical and Practical Use of the Business Process Modeling Notation, CAISE '08 2008, Vol volume 5074, pp 465-479 13 Remco M Dijkman, Marlon Dumas, and Chun Ouyang (2007), Formal Semantics and Automated Analysis of BPMN Process Models 13 14 Suite, Bizagi (2014), BPMN by Example, Bizagi Website 15 ProM Tools [Online] http://www.promtools.org/doku.php?id=prom52