Model-based Integration of Knowledge and Technology · 9/28/2004 · Model-based Integration of...

© BOC and DKE© BOC and DKE

Model-based Integration of Knowledge and Technology

September 28, 2004

Dimitris Karagiannis

University of ViennaInstitute for Computer Science and Business InformaticsDepartment Knowledge EngineeringBrünnerstr. 72A-1210 ViennaTel.: ++43-1-4277-38 481Fax: ++43-1-4277-38 484Email: [email protected]: http://www.dke.univie.ac.at

BASYS'04, Vienna, Austria, September 27-29, 2004

- 2 -© BOC and DKE

Overview

1 Motivation

2 Business, Knowledge and Technology: An Application Scenario

3 Model-based Integration: A Realization Approach

4 Conclusion

- 3 -© BOC and DKE

Overview

1 Motivation



4 Conclusion

- 4 -© BOC and DKE

The BPMS Paradigm

ProductsProducts

ExecutedBusiness Processes

ExecutedExecutedBusiness ProcessesBusiness Processes

EvaluatedBusiness Processes

EvaluatedEvaluatedBusiness ProcessesBusiness Processes

are realised by

BusinessBusinessProcessesProcesses

Which Which productsproductsdo we offer?do we offer?

How do we design How do we design our our businessbusiness--processesprocesses??

How do we How do we operateoperate our our

business business processes?processes?

How do we How do we controlcontrol our (daily) our (daily)

business?business?

How do we How do we evaluateevaluate our our business?business?

StrategicStrategicDecisionDecisionProcessProcess

ReRe--EngineeringEngineeringProcessProcess

Resource Resource AllocationAllocationProcessProcess

WorkflowWorkflowProcessProcess

PerformancePerformanceEvaluationEvaluation

ProcessProcess

operated by

EmployeesEmployeesEmployeesITITITPlantsPlantsPlants

- 5 -© BOC and DKE

Modelling Levels According to theBPMS Paradigm

Business Processes Actors/Roles

OperationalRuntime Environment AuditsAudits

IT Service Management

IT Services

IT ArchitectureManagement

Business Models

Skill Management

EvaluationEvaluation

DesignDesign

ImpleImple--mentationmentation

StrategyStrategy

ExecutionExecution

KnowledgeManagement

Domains

Scorecards

- 6 -© BOC and DKE

From Integration to Interoperability

A

B

A

B

Integration ofA and B

Create Community

Interoperabilityof A and B

A

BAccept Diversity

A

B

- 7 -© BOC and DKE

What's about Knowledge?

A vision for Europe"To become the most competitive and dynamic knowledge-based economy in

the world by 2002"

– capable of sustainable economic growth – with more and better jobs and – greater social cohesion

© Rosalie Zobel, European Commision

"Make the European Union the most competitive and dynamic knowledge-based economy in the world by 2010". http://www.cordis.lu/fp6/stepbystep/era.htm

- 8 -© BOC and DKE

What is Driving this Vision?

The growing power of knowledge.

Knowledge is becoming the world´s main economic resource.

The main added value of a product or service is the knowhow required to design, market and implement it.


- 9 -© BOC and DKE

What does the Transition to a Knowledge Economy mean for Business?

Relations between Relations between organisationsorganisations are are changingchanging

organisationsorganisations as as hierarchieshierarchies

organisationsorganisations as as networksnetworks

CustomerCustomerSupplierSupplier

Planning

Planning

R&DR&D

ProductioProductionnShippingShipping

QualityQuality

Receivables

Receivables

SalesSales PurchaPurcha--singsing

R&DR&D

AssemblyAssembly

ReceivingReceiving

QualityQuality

Payables

PayablesPla

nning

Planning

kk

kk

kk

kk

kk


- 10 -© BOC and DKE

What does the Transition to a Knowledge Economy mean for Business?

More More OpportunitiesOpportunities

More More InteractionsInteractions

More complex &More complex &changing Roleschanging Roles

QuickerQuickerFasterFaster

The network is the The network is the organisationorganisation

KK

KK

KK

KK

KK

KK

KK

KK



What's about Technology?Some Attempts of Prediction

RFID: 5 to 10 YearsRFID: 5 to 10 Yearsandand

more than 10 Yearsmore than 10 Years

Internal WebInternal WebServicesServicesless thanless than2 Years2 Years

Semantic Web:Semantic Web:5 to 10 Years5 to 10 Years

Linux at Desktop:Linux at Desktop:2 to 5 Years2 to 5 Years

Web ServicesWeb Services--based Business Models:based Business Models:5 to 10 Years5 to 10 Years

VisibilityVisibility

MaturityMaturity Source: Gartner Group, 2004Source: Gartner Group, 2004

Emerging Technologies Hype CycleEmerging Technologies Hype Cycle


Integration Perspectives:Business, Knowledge and Technology

BusinessBusiness

KnowledgeKnowledge TechnologyTechnology

ModelModel--basedbasedIntegrationIntegration

TopicsMaps

Workflow

UML

ERP

UMTS

Internet

WebServices

W-LANRFID

TCP/IP

KnowledgeProcesses

SemanticWeb

GRID

E-Learning Agents

Metamodelling

MOF

Know How

XML

Knowledgemanagement

MindMaps

KnowledgeBalance

EDGEGSM

WiMax

GPRS

WiFi

DMAL-SOWL

RDF

LOOM

Ontology

BusinessProcesses

ReferenceProcesses

CRM

BalancedScorecard

SkillsKPIs

Goals

ProjectsITIL

BusinessModels

Prince2

COBIT


Core Elements of Corporationsin Manufacturing and Services

Product X

ProductComponent Y

OrganizationBusinessProcesses

InformationTechnologyPlants

Products

Technology

Knowledge


Overview

1 Motivation



4 Conclusion


An Application Scenario

AKOGRIMO

Access to Knowledge throughGrid in a Mobile World

VideoFP6-IST2-4293


An Application ScenarioAKOGRIMO – Sample Business Model


An Application ScenarioAKOGRIMO – Sample Business Process

E-health scenario, for more information see video onhttp://www.mobilegrid.org


An Application ScenarioOntology-based Integration

GlobalOntology

Single Ontology Approach

GlobalOntologyGlobal

Ontology

Single Ontology Approach

LocalOntology

LocalOntology

LocalOntology

Multiple Ontology Approach

LocalOntology

LocalOntology

LocalOntology

LocalOntology

LocalOntology

LocalOntology

Multiple Ontology Approach

LocalOntology

LocalOntology

LocalOntology

Shared Vocabulary

Hybrid Ontology Approach

LocalOntology

LocalOntology

LocalOntology

Shared Vocabulary

LocalOntology

LocalOntology

LocalOntology

Shared Vocabulary

Hybrid Ontology Approach

Example:Integration of heterogeneousproduct and service cataloguesin inter-organisational businessprocesses.


An Application ScenarioAKOGRIMO - Sample Interaction Process

Modeling with "Swimlanes"(= organizational units, roles etc.)

Uses (calls)applications

Processes are simulatable

References to interactionprocess models

State transitionsInterfaces


An Application ScenarioE-Business Transformation

as-is processesas-is processes

E-Businessprocesses

E-Businessprocesses

businessmodels

businessmodels


Overview

1 Motivation



4 Conclusion


Model-based Integration – 1/3The Notion of Technological Space

• Any TS is organized around an explicit or implicit "meta-meta-model"

• TSs are linked by bridges

• A technological space is organized around a set of concepts

• Spaces are similarly organized and operationally interoperable.

Program

Grammar

Data

Schema

Model

Meta-Model

Document

Schema

Ontology

Top Level O.

Syntax XML

MDA

DBMS Ontologyengineering

© Jean Bézivin, Guest Talk, <<UML>>’2003


Model-based Integration – 2/3The Notion of Meta2-Model

Model ModellingLanguage

model of

Original

Metamodel

indirectmodel of direct model of

MetamodellingLanguage

Meta2-Model

direct model ofindirectmodel of

Meta2-ModellingLanguage

created with

Level 1

Level 2

Level 3

Language Level...

Models Language Name...

...

created with

created with

Instanciation

Classification

Level 0 © Dimitris Karagiannis, Harald Kühn, Invited Paper, EC-Web 2002


Model-based Integration – 3/3The Notion of Metamodel


Realization Approach:Pattern-based Integration - 1/5

"Integration Patterns for Model Integration"

Syntax-Semantics-Notation Pattern

ReferencePattern

Common-Baseclass

PatternExtension

Pattern

TransformationPattern

MergePattern

DelegationPattern

ObserverPattern

Jump-AbstractionPattern

ResponsibilityPattern

DependencyPattern

Single-DefinitionPattern

FragmentPattern

LayerPattern

Cause-EffectPattern

Concept-MappingPattern

connects concepts

connects concepts

classify concepts

extends

extends

couplesloosely

couplesloosely

describesdependencies



divideabstractions

divideabstractions

divideabstractions

describesdependencies describes

dependencies transforms

divideabstractions

Syntax-Semantics-Notation Pattern

ReferencePattern

Common-Baseclass

PatternExtension

Pattern

TransformationPattern

MergePattern

DelegationPattern

ObserverPattern

Jump-AbstractionPattern

ResponsibilityPattern

DependencyPattern

Single-DefinitionPattern

FragmentPattern

LayerPattern

Cause-EffectPattern

Concept-MappingPattern

connects concepts

connects concepts

classify concepts

extends

extends

couplesloosely

couplesloosely




divideabstractions

divideabstractions

divideabstractions

describesdependencies describes

dependencies transforms

divideabstractions

Capture Integration Knowledge

© Dissertation Harald Kühn, 2004



"The Merge Pattern"

Part ofSource

Metamodel

Part ofTarget

Metamodel

MergeRule

input for

MergeActions

consist of

MergeConstraints

output of

consist of

determine

2..* * 10..*

11

*1..*

* *

NotationalConstraints

SemanticConstraints

SyntacticConstraints




1..1

publishes

1..11..*

MethodFragment

Package

1..*

1..*

MethodElement

Interface

makesavailable

1..*

represents

reused via

1..*

1..*

Mechanisms &Algorithms

ModellingTechnique

ProcedureModel

1..1

publishes

1..11..*

MethodFragment

Package

1..*

1..*

MethodElement

Interface

makesavailable

1..*

represents

reused via

1..*

1..*

Mechanisms &Algorithms

ModellingTechnique

ProcedureModel


"The Fragment Pattern"



Berechnungs-vorschrift Datenquelle

beeinflusstStrategie Erfolgs-

faktor

StrategischesZiel

OperativesZiel

definiert

gliedertPerspektive

Ziel

gliedertgliedert

ElementareKennzahl

ZusammengesetzteKennzahl

liefert Inputberechnet

UmsetzungOrganisations-einheit Person

Rolle MaßnahmeProjekt

verantwortet

Kennzahl

hat Rolle

arbeitet für

umgesetzt durch

umgesetzt durch

verantwortet

verantwortet

Kontrollfluss

Bedingung Parallelität VereinigungEndeStart

löst aussetzt Wert Prozess-objekt

Subprozess-aufruf

Prozessaufgerufener Prozess

Variable Zufalls-generator

stößt an

beeinflusst

Organisations-einheit

Aktivität Ereignis

generiert

Sammelereignisbeeinflusst

hat RollenutztRolleAkteur

verantwortliche Rolle

führt aus

Artefakt Ressourcewandeltum

ist zuge-wiesen zu

Material TechnischeRessource

hat

verarbeitetnutzt

Information

Informationsfluss

Materialfluss

arbeitet für

Strategie

Ziel Kennzahl

ProzessTätigkeit

IT-Service

Anforderung

Anwendung

Schnittstelle

Infrastruktur-element

Kommunikations-element

Komponente

Daten

Person

Rolle

SLA

IT-ServiceProzess

Geschäfts-prozess

hat

Projekt

definiert

umgesetzt durch

wird realisiert in

istverantwortlich

für

hat Rolle

ist verantwortlichfür


besteht aus

determiniert

besteht ausbesteht aus

führtaus verbindet

besteht aus

quantifiziert

spezifiziert

besteht aus

nutzt nutzt

verbindet

verb.

misst

verbindet5

5

51

1

1

4

4

2

2

6

6

3

3



faktor

StrategischesZiel

OperativesZiel

definiert

gliedertPerspektive

Ziel

gliedertgliedert

ElementareKennzahl





verantwortet

Kennzahl

hat Rolle

arbeitet für

umgesetzt durch

umgesetzt durch

verantwortet

verantwortet



faktor

StrategischesZiel

OperativesZiel

definiert

gliedertPerspektive

Ziel

gliedertgliedert

ElementareKennzahl





verantwortet

Kennzahl

hat Rolle

arbeitet für

umgesetzt durch

umgesetzt durch

verantwortet

verantwortet

Kontrollfluss



Subprozess-aufruf



stößt an

beeinflusst


Aktivität Ereignis

generiert




führt aus


ist zuge-wiesen zu


hat

verarbeitetnutzt

Information

Informationsfluss

Materialfluss

arbeitet für

Kontrollfluss



Subprozess-aufruf



stößt an

beeinflusst


Aktivität Ereignis

generiert




führt aus


ist zuge-wiesen zu


hat

verarbeitetnutzt

Information

Informationsfluss

Materialfluss

arbeitet für

Strategie

Ziel Kennzahl

ProzessTätigkeit

IT-Service

Anforderung

Anwendung

Schnittstelle



Komponente

Daten

Person

Rolle

SLA

IT-ServiceProzess

Geschäfts-prozess

hat

Projekt

definiert

umgesetzt durch

wird realisiert in

istverantwortlich

für

hat Rolle



besteht aus

determiniert


führtaus verbindet

besteht aus

quantifiziert

spezifiziert

besteht aus

nutzt nutzt

verbindet

verb.

misst

verbindet5

5

51

1

1

4

4

2

2

6

6

3

3

"Merging of Metamodels"

Metamodel forIT Management

Metamodel forProcess Management

Metamodel forStrategy Management

IntegrationHotspots






beeinflusst Erfolgs-faktor

StrategischesZiel

OperativesZiel

gliedertPerspektive

gliedertgliedert

ElementareKennzahl




Rolle Maßnahme

verantwortet

Kennzahl

hat Rolle

arbeitet für

umgesetztdurch

umgesetzt durch

verantwortet

verantwortet

Kontrollfluss



Subprozess-aufruf



stößt an

beeinflusst


Aktivität Ereignis

generiert




führt aus


ist zuge-wiesen zu


hat

verarbeitetnutzt

Information

Informationsfluss

Materialfluss

arbeitet für

ProzessTätigkeit

IT-Service

Anforderung

Anwendung

Schnittstelle



Komponente

Daten

Person

Rolle

SLA

IT-ServiceProzess

Geschäfts-prozess

hat

wird realisiert in

istverantwortlich

für

hat Rolle



besteht aus

determiniert


führtaus verbindet

besteht aus

quantifiziert

spezifiziert

besteht aus

nutzt nutzt

verbindet

verb.

misst

verbindet

Strategie Ziel Projektdefiniert umgesetzt durch

Package

Interface A1 A2 A3

Merge-Pattern

Fragment-Pattern

Concept-Mapping-Pattern

MAPS_TO

1

2

6



StrategischesZiel

OperativesZiel

gliedertPerspektive

gliedertgliedert

ElementareKennzahl




Rolle Maßnahme

verantwortet

Kennzahl

hat Rolle

arbeitet für

umgesetztdurch

umgesetzt durch

verantwortet

verantwortet

Kontrollfluss



Subprozess-aufruf



stößt an

beeinflusst


Aktivität Ereignis

generiert




führt aus


ist zuge-wiesen zu


hat

verarbeitetnutzt

Information

Informationsfluss

Materialfluss

arbeitet für

ProzessTätigkeit

IT-Service

Anforderung

Anwendung

Schnittstelle



Komponente

Daten

Person

Rolle

SLA

IT-ServiceProzess

Geschäfts-prozess

hat

wird realisiert in

istverantwortlich

für

hat Rolle



besteht aus

determiniert


führtaus verbindet

besteht aus

quantifiziert

spezifiziert

besteht aus

nutzt nutzt

verbindet

verb.

misst

verbindet


Package

Interface A1 A2 A3

Merge-Pattern

Fragment-Pattern


MAPS_TO



StrategischesZiel

OperativesZiel

gliedertPerspektive

gliedertgliedert

ElementareKennzahl




Rolle Maßnahme

verantwortet

Kennzahl

hat Rolle

arbeitet für

umgesetztdurch

umgesetzt durch

verantwortet

verantwortet

Kontrollfluss



Subprozess-aufruf



stößt an

beeinflusst


Aktivität Ereignis

generiert




führt aus


ist zuge-wiesen zu


hat

verarbeitetnutzt

Information

Informationsfluss

Materialfluss

arbeitet für

Kontrollfluss



Subprozess-aufruf



stößt an

beeinflusst


Aktivität Ereignis

generiert




führt aus


ist zuge-wiesen zu


hat

verarbeitetnutzt

Information

Informationsfluss

Materialfluss

arbeitet für

ProzessTätigkeit

IT-Service

Anforderung

Anwendung

Schnittstelle



Komponente

Daten

Person

Rolle

SLA

IT-ServiceProzess

Geschäfts-prozess

hat

wird realisiert in

istverantwortlich

für

hat Rolle



besteht aus

determiniert


führtaus verbindet

besteht aus

quantifiziert

spezifiziert

besteht aus

nutzt nutzt

verbindet

verb.

misst

verbindet


Package

Interface A1 A2 A3


Package

Interface A1 A2 A3

Merge-Pattern

Fragment-Pattern


MAPS_TO

1

2

6

"Integration Patterns" (extract of used patterns)

"Integrated Metamodel"


Realization Approach: Enterprise Model Integration

EMIEMI

EAIEAI

EnterpriseModel

Integration

EnterpriseApplicationIntegration

Data structures- DB-2-DB (replication &

transformation)- „Meta databases“- Data interfaces

Data structures- DB-2-DB (replication &

transformation)- „Meta databases“- Data interfaces

Methods- Distributed Objects- Application Server- Frameworks

Methods- Distributed Objects- Application Server- Frameworks APIs

- Business Services- Date Services- Objects

APIs- Business Services- Date Services- Objects

Portal-oriented AI- Frontend-User-InterfacePortal-oriented AI- Frontend-User-Interface

Process-oriented AI- intra-organisational- inter-organisational

Process-oriented AI- intra-organisational- inter-organisational

Business ArchitectureWorkflows, OPC, etc.

Interfaces, function catalogs

Data catalogs &-models

XMLADL,FDL,XPDL

Profiles

PIM

PSM APIs tointegration tools- Interfaces

APIs tointegration tools- Interfaces

PDM


Technology-driven Integration:Example "Transformation-based Integration" – 1/2

Meta Model 1Meta Model 1

Model A1Model A1

Meta² ModelMeta² Model

Meta Model 2Meta Model 2

Model A2Model A2

Transformation 1 2

Conforms to

• Meta² model for definition ofdomain-specific meta models.

• Definition of transformation rules between meta models.

• Organisational rules for using transformation approach/process.

Example: MDACIM

(Computation IndependentModel)

PIM(Platform Independent

Model)

PSM(Platform Specific

Model)

Code(Platform Specific

Code)

BusinessAnalysis

BusinessDesign

ImplementationDesign

ExecutionDesign

PDM(Platform Description

Model)

CDM(Code Description

Model)

BTM(Business Transformation

Model)


• Integration/transformation between service layers

vertical integration

Technology-driven Integration:Example "Transformation-based Integration" – 2/2

Strategy ServiceStrategy ServiceStrategy Service

Business ServiceBusiness ServiceBusiness ServiceGoalsGoals

FrameworkFramework

IT ServiceIT ServiceIT ServicePro-cessesPro-

cesses Orga-nizationOrga-

nization

Application Service

Application Application ServiceServicePro-

cessesPro-

cesses Infra-structureInfra-

structure

Web ServiceWeb Web

ServiceServiceUse Case

Use Case Nodes

NodesData

Data

EMIEMI

EMI

EMI

• Integration and mappingof model parts on aspecific service layer

horizontal integration

• Automation level increases, the more concrete and technical a service layer is.Au

tom

atio

n Le

vel

Auto

mat

ion

Leve

l

MD

AM

DA


http://www.xfrml.org/

Initial XML Standards for Interoperability


Overview

1 Motivation



4 Conclusion


Future Service-Based (IT)-World

Internet

Service ServiceService Service Service

Service

Knowledge-Worker

Service

Order System

PaymentManagement

Conference

Tele-College

Best-Practice

Help-Desk Supplier


• Disaster Handling and Crisis Management

– Fighting agains large fires– Coordination of forces for large

public events or disaster scenarios

• Logistics– Combined planning between

different transport companies and transport vehicles (train, car, …

• Tele Working– Corporate Mobile Grid (expert in

the field with backend groups and services

– Cultural Heritage experts in the field (analysis of damage, access to remote databases, …

• Forecast application– Traffic, Weather, Sea condition,

…

Future Applications Scenarios for Mobile Grid and Service on Demand

© Akogrimo, FP6-IST2-4293


Project Trilogy:Methods, Concepts and Technology

1995 20001998 2002

“Improve yourbusiness”

“Educate and trainyour people”

“Manage yourenterprise knowledge”

200x

EvolutionLevel

© BOC and DKE© BOC and DKE

Thank you very muchfor your attention!

Dimitris [email protected]

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