Prototypische Implementation einer oBPM-Ausführungsumgebung : basierend auf der NoSQL-Datenbank ArangoDB

摘要

Das Konzept von Prozessautomatisierungs-Systemen ist bereits seit Jahrzehnten ein fester Bestandteil von Geschäftsorganisationen. Mit den Jahren haben sich anhand verschiedener Einsatzgebiete unterschiedliche Konzepte entwickelt, wie und auf welche Weise Prozessmodelle definiert und in Automatisierungslösungen implementiert werden.Neben den traditionellen control-flow-basierten Prozessmodellen haben sich dokument- und artefakt-zentrische Modellierungskonzepte durchgesetzt. Diese stellen die Dokumente und Artefakte eines Prozesses in den Mittelpunkt und fokussieren sich weniger auf den statischen Control-Flow traditioneller Prozessmodelle. Zu den bereits bestehenden dokument-zentrischen Prozessmodellen hat sich das Konzept des Opportunistic Business Process Modeling (oBPM) dazu gesellt.Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Software-Prototyp basierend auf dem Datenbanksystem ArangoDB implementiert, auf dessen Basis oBPM-basierte Prozessmodelle definiert und ausgeführt werden können. Mit Hilfe des umgesetzten Prototypen wird geprüft, inwiefern sich ArangoDB für die Umsetzung eines oBPMSystems eignet hinsichtlich der Performance, Skalierbarkeit und weiteren nichtfunktionalen Anforderungen.Dazu werden in dieser Arbeit in einem ersten Schritt die Anforderungen an ein oBPMModellierungs- und Ausführungssystem analysiert und zusammengefasst. In einem nächsten Schritt wird der Funktionsumfang und die Einsatzmöglichkeiten von ArangoDB geprüft, um auf dieser Basis die zu implementierende Datenstruktur zu planen. Danach werden verschiedene Varianten von möglichen Systemarchitekturen evaluiert und miteinander verglichen. Nach Abschluss der Analyse wird die Umsetzung der Implementation aufgezeigt, hinsichtlich der Datenstrukturen und Applikationsschnittstellen. Als letzter Teil dieser Arbeit wird aufgezeigt, wie die umgesetzte Implementation bezüglich der funktionalen Anforderungen, der Performance und der Skalierbarkeit getestet wird.Anhand des in dieser Arbeit implementierten Prototypen kann aufgezeigt werden, dass sich die verwendeten Software-Komponenten, im Speziellen ArangoDB, sehr gut für die Umsetzung eines oBPM-Systems eignen. Alle funktionalen Anforderungen können im Prototypen umgesetzt werden. Vor allem das Multi-Model-Konzept von ArangoDB, welches dokumenten- und graphen-basierte Datenbankkonzepte vereint, eignet sich gut um die in der Modellierung nach oBPM anfallenden Datenstrukturen zu persistieren.Mit Hilfe von Performancetests anhand verschiedener Benutzungsszenarien kann aufgezeigt werden, dass die vom implementierten Prototyp erreichte Performance und Skalierbarkeit nicht für den produktiven Betrieb genügend ist. Die Reaktionszeit des Systems unter hoher Last übersteigt die in den Testszenarien definierten Richtwerten von unter 2 Sekunden beträchtlich.Nichtsdestotrotz kann diese Arbeit aufzeigen, dass die Implementation eines oBPMbasierten Systems zur Modellierung und Ausführung von Prozessen in funktionaler Hinsicht möglich ist und dass sich das Datenbanksystem ArangoDB als zentrale Einheit einer oBPM-Umgebung bewährt.