Die folgende Arbeit definiert ein neues Konzept zur Flexibilisierung der
Schnittstellenbeschreibungen in der Service-orientierten Architektur. Ziel ist die
Verbesserung der Verfügbarkeit von Prozessabläufen bei geplanter Ausfallzeit. Das neue
Konzept nutzt Ontologien zur unterstützten Suche äquivalenter Services (Kandidaten).
Die quasi-statische Bindung zwischen den einzelnen Prozessschritten und den potentiellen
Service-Providern wurde als zentrales Problem identifiziert. Sie ermöglicht nur eine partielle
Ermittlung des Service-Endpunkts (IP-Adresse, Protokoll und Port) und setzt eine fixe
Schnittstellenbeschreibung voraus. Dies führt bei Unverfügbarkeit der Service-Provider zu
einer Unterbrechung in der Ablaufumgebung. Menschliches Eingreifen durch Know-how-
Träger ist notwendig, um den statischen Charakter der Schnittstellenverarbeitung aufzulösen.
Die quasi-statische Bindung mangelt somit an einer flexiblen Schnittstellenverarbeitung bei
einer möglichen Unverfügbarkeit der Service-Provider. Der in dieser Arbeit vorgestellte
EMEO-Layer, gebildet aus Enterprise Service Bus, Mediation, Enterprise Service Repository
und Ontologien, schlägt die Definition einer logischen Schicht zur Identifizierung
äquivalenter Services (Kandidaten) durch semantische semiautomatische Unterstützung in der
Entwicklungsumgebung vor. Das minimal anzunehmende deklarative Wissen der Know-how-
Träger über die fachlichen Anforderungen der Services wird mit Hilfe einer
Beschreibungslogik formal beschrieben. Das wissenschaftliche Werkzeug Protégé,
federführend entwickelt an der Stanford University, findet Anwendung im EMEO-Layer
durch die Modellierung einer Ontologie in der Web Ontology Language. In Kombination mit
der Inferenzmaschine RACER (Renamed Abox and Concept Expression Reasoner;
Universität Hamburg) wurde ein neuartiger Algorithmus (Semantik-Service-Finder) als Java-
Prototyp implementiert. Hiermit wird eine bewertete Liste potentieller äquivalenter Services
(Kandidaten) in der Entwicklungsumgebung zurückgeliefert.
Mit dem hier vorgestellten Konzept wird bei Ausfall eines Service automatisch ein
alternativer Service gebunden und ausgeführt. Damit sind wesentliche Verbesserungen und
finanzielle Ersparnisse möglich. Mit diesem Konzept werden die erwähnten potentiellen
Gefahrenquellen minimiert, die Verfügbarkeit der Prozessabläufe verbessert und redundante
Industrialisierungen der Services genutzt.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Problemstellung und Ziel der Arbeit
1.2 Lösungsansatz
1.3 Aufbau der Arbeit
2. Grundlagen
2.1 Service-orientierte Architektur
2.1.1 Ziele einer SOA
2.1.2 Gestaltungsprinzip der losen Kopplung
2.1.3 Generisches Modell (logische Sicht)
2.1.4 Architektur integrierter Informationssysteme
2.1.5 Business Process Execution Language (BPEL)
2.1.6 Web Service
2.1.7 Enterprise Service Bus (ESB)
2.1.8 Enterprise Service Repository (ESR)
2.1.9 Service-Portfolio-Management
2.2 Entwurfsmuster Mediator
2.3 Semantische Web Services
2.3.1 Ontologien
2.3.2 Web Ontology Language (OWL)
2.3.3 Web Service Modeling Ontology (WSMO)
2.3.4 Semantic Markup for Web Services (OWL-S)
2.3.5 Web Service Semantics (WSDL-S)
2.3.6 Semantische Konzepte in einer SOA
2.4 Stand der Wissenschaft
3. Bestellanforderung (normalverfügbar)
3.1 Fachlicher Kontext Bestellanforderung (BANF)
3.2 Durchgängige Realisierung (Prototyp)
3.2.1 Ebene Geschäftsprozess-Modellierung
3.2.2 Ebene Software-Entwicklung
3.2.3 Realisierung im WebSphere Integration Developer
3.3 Abgeleitete generische Vorgehensweise TD+
4. Auftragsplanung Getriebe (höchstverfügbar)
4.1 Fachlicher Kontext Auftragsplanung Getriebe
4.1.1 Prozess Auftragsplanung Getriebe durchführen
4.1.2 Funktion Vorlaufrechnung Montage
4.2 Umsetzung der Top-Down-Vorgehensweise TD+
5. Vorteile und Grenzen
6. EMEO-Layer: Konzeption und Architektur
6.1 Entwicklung und Deployment
6.2 Architektur Semantik-Service-Finder (SSF)
6.3 Anreicherung semantischer Informationen
6.4 Semantik-Service-Finder (SSF-Algorithmus)
6.5 Verhalten bei Unverfügbarkeit
6.6 Domänenspezifische Ontologie
6.7 Verfügbarkeit der Service-Provider durch Redundanz
7. EMEO-Layer: Validierung
7.1 Anreicherung semantischer Informationen
7.1.1 MAS PLUS
7.1.2 BZM
7.1.3 Gegenüberstellung der Serviceoperationen
7.2 Ansatz zur domänenspezifischen Ontologie
7.2.1 Relationen
7.2.2 Das abstrakte Konzept CommonThing
7.2.3 Das abstrakte Konzept AutomotiveThing
7.2.4 Das abstrakte Konzept DaimlerThing
7.2.5 Implementierung
7.3 Mediator prototypisch in Java
7.4 Semantik-Service-Finder (SSF) in Java
7.5 Mediator im Enterprise Service Bus
7.6 Abgeleitete generische Vorgehensweise TD++
7.7 Nachweis verbesserter Verfügbarkeit
8. Fazit
8.1 Schlussfolgerungen
8.1.1 Kernelemente
8.1.2 Unterstützende Elemente
8.1.3 Entwicklungs- und Ablaufumgebung
8.2 Vor- und Nachteile
8.3 Zusammenfassung und Ausblick
K. Entwurfsmuster Mediator
K.1 Klasse Widget.java
K.2 Klasse WidgetBZM.java
K.3 Klasse WidgetMASPlus.java
K.4 Klasse Mediator.java
K.5 Klasse Main.java
K.6 Klasse JxFrame.java
L. Semantik-Service-Finder
L.1 Klasse Main.java
L.2 Klasse ESRServices.java
L.3 Klasse RankServices.java
L.4 Inferenz in Protégé
M. SSF Konsolenausgabe
N. Ontologie in OWL
O. Exemplarische Implementierung
O.1 WebSphere Service Registry und Repository
O.2 WebSphere Integration Developer
P. Service-Provider (WSDL-S)
P.1 MASPlus.wsdl
P.2 BZM.wsdl
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit definiert ein neues Konzept zur Flexibilisierung von Schnittstellenbeschreibungen in service-orientierten Architekturen (SOA), um die Verfügbarkeit von Prozessabläufen bei geplanter Ausfallzeit von Service-Providern signifikant zu erhöhen. Dabei wird ein semiautomatischer Ansatz verfolgt, der Ontologien nutzt, um äquivalente Services zu identifizieren und dynamisch einzubinden.
- Entwicklung des EMEO-Layers als logische Schicht zur Identifizierung äquivalenter Services.
- Einsatz von Ontologien und Inferenzmaschinen zur semantischen Anreicherung technischer Schnittstellen.
- Integration der Konzepte in Enterprise Service Bus (ESB) und Enterprise Service Repository (ESR).
- Validierung des Konzepts anhand von realen Geschäftsprozessen der Daimler AG im Automotive-Bereich.
- Nachweis der verbesserten Verfügbarkeit durch Redundanz und Mediation.
Auszug aus dem Buch
2.1.6 Web Service
In der Literatur wird Web Service [29] nicht eindeutig definiert und ist somit terminologisch unscharf. So definiert beispielsweise SUN einen Web Service als Software-System mit dem Ziel einer vollständig kompatiblen (engl. interoperable) Maschine-zu-Maschine Kommunikation über ein Netzwerk in einer heterogenen Umgebung: „Web services are software systems designed to support interoperable machine-to-machine interaction over a network in a heterogeneous environment“ [142]. Zimmermann definiert einen Web Service als auf eine XML-Nachrichten basierende verfügbare Kollektion von Operationen: „A Web Service implements an interface that describes a collection of network-accessible operations through standard XML messaging“ [173]. Das World Wide Web Consortium (W3C) definiert die Technologie Web Service mittels der Spezifikationen XML [12], SOAP [60] und WSDL [21] wie folgt:
Definition 2 A Web service is a software system designed to support interoperable machine-to-machine interaction over a network. It has an interface described in a machineprocessable format (specifically WSDL). Other systems interact with the Web service in a manner prescribed by its description using SOAP messages, typically conveyed using HTTP with XML serialization in conjunction with other Web-related standards. [168]
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt das Architekturmodell der service-orientierten Architektur und definiert die Problemstellung der quasi-statischen Bindung in Unternehmensprozessen als Ziel der Arbeit.
2. Grundlagen: Vermittelt die theoretischen Fundamente, darunter SOA-Prinzipien, das Entwurfsmuster Mediator sowie semantische Konzepte wie Ontologien und Web Service-Modellierung.
3. Bestellanforderung (normalverfügbar): Dokumentiert einen fachlichen Prozess der Daimler AG, dessen Realisierung als Prototyp und die dabei abgeleitete Vorgehensweise TD+.
4. Auftragsplanung Getriebe (höchstverfügbar): Beschreibt einen geschäftskritischen Prozess, bei dem die Vorgehensweise TD+ erneut angewendet und um eine Lookup-Komponente im ESB erweitert wird.
5. Vorteile und Grenzen: Erörtert die Flexibilisierungspotenziale der SOA und identifiziert die quasi-statische Bindung als zentrales Problem bei Ausfallzeiten.
6. EMEO-Layer: Konzeption und Architektur: Schlägt den EMEO-Layer als neuen, semantisch gestützten Ansatz zur dynamischen Bindung von Services vor.
7. EMEO-Layer: Validierung: Validiert den entwickelten Lösungsansatz anhand eines Prototyps und belegt die verbesserte Verfügbarkeit durch den SSF und Mediation.
8. Fazit: Fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen, dokumentiert die Kernelemente des EMEO-Layers und skizziert potenzielle zukünftige Entwicklungen.
Schlüsselwörter
Service-orientierte Architektur, SOA, EMEO-Layer, Semantische Web Services, Mediation, Ontologien, WebSphere, Verfügbarkeit, Prozessoptimierung, WSDL-S, Inferenzmaschine, Geschäftsprozessmodellierung, Dynamische Bindung, Automobilindustrie, Enterprise Service Bus
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Es geht um die Flexibilisierung von Schnittstellen in service-orientierten Architekturen, um Prozesse bei Ausfallzeiten von Services robuster zu machen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Themen umfassen SOA, semantische Technologien (Ontologien), Geschäftsprozessmanagement und Enterprise-Infrastrukturen wie den Enterprise Service Bus.
Was ist das primäre Ziel der Dissertation?
Das primäre Ziel ist die Verbesserung der Verfügbarkeit von Prozessabläufen bei geplanter oder ungeplanter Ausfallzeit durch einen neuen, semantisch gestützten Architekturansatz.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Autor wählt einen designorientierten Forschungsansatz, der theoretische Konzepte (Ontologien, Entwurfsmuster) in Prototypen innerhalb der IT-Infrastruktur eines Großunternehmens validiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine fundierte theoretische Basis, die Analyse konkreter Prozesse bei der Daimler AG und die Entwicklung des EMEO-Layers zur semantischen Service-Findung.
Was zeichnet die Arbeit besonders aus?
Die Arbeit kombiniert wissenschaftliche Methoden der Wissensrepräsentation mit industriellen Anforderungen der Software-Architektur und belegt den Nutzen durch eine monetäre Bewertung.
Wie trägt der EMEO-Layer zur Problemlösung bei?
Er ersetzt die starre, quasi-statische Bindung von Services durch eine flexible, semantisch unterstützte Findung von Alternativ-Services zur Entwicklungszeit.
Welche Rolle spielt die Ontologie im EMEO-Layer?
Die Ontologie fungiert als Wissensbasis, die fachliche Anforderungen in maschinenlesbare Konzepte übersetzt und damit die Voraussetzung für die automatisierte Suche nach äquivalenten Services schafft.
- Quote paper
- Michael Herrmann (Author), 2008, Service-orientierte Architektur (SOA) - Identifizierung äquivalenter Services in Form semantischer semiautomatischer Unterstützung des EMEO-Layers, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/142396
