background image

 

 

CIS 581 

CIS 581 

Design and Verification of 

Design and Verification of 

Information Systems (DVIS), 

Information Systems (DVIS), 

lectures 1-2

lectures 1-2

 

 

elementary concepts of workflows

elementary concepts of workflows

 

 

workflow = business process

workflow = business process

 

 

BPR - Business Process Redesign (Reengineering)

BPR - Business Process Redesign (Reengineering)

 

 

functions of WMS (Workflow Management 

functions of WMS (Workflow Management 

Systems)

Systems)

 

 

three dimensions of workflows

three dimensions of workflows

 

 

subdivision of processes

subdivision of processes

 

 

organizational structures

organizational structures

 

 

mapping workflow concepts onto Petri nets

mapping workflow concepts onto Petri nets

 

 

architectures of inter-organizational workflows

architectures of inter-organizational workflows

background image

 

 

Introduction to Workflows and 

Introduction to Workflows and 

WFMS

WFMS

Management of business processes from the 

Management of business processes from the 

perspective of computing (IT)

perspective of computing (IT)

WFMS

WFMS

 - software packages for managing business 

 - software packages for managing business 

processes

processes

old golden rules

old golden rules

 - first organize then computerize 

 - first organize then computerize 

(processes were developed with silent assumption 

(processes were developed with silent assumption 

that the business process is managed by people; 

that the business process is managed by people; 

organizational structure would be developed under 

organizational structure would be developed under 

which people were allocated tasks; can IS support 

which people were allocated tasks; can IS support 

the work ?

the work ?

new rules

new rules

 -  design business process in a more 

 -  design business process in a more 

abstract way without considering implementation; 

abstract way without considering implementation; 

design IS and the organization hand in hand

design IS and the organization hand in hand

background image

 

 

What the CIS 581 course 

What the CIS 581 course 

contains ?

contains ?

reference framework

reference framework

 for defining business processes

 for defining business processes

discussion of 

discussion of 

analytical methods

analytical methods

Petri nets

Petri nets

 are extensively used to define and analyze 

 are extensively used to define and analyze 

complex processes - PNs can facilitate processes by non-

complex processes - PNs can facilitate processes by non-

experts (communication between designers and users + 

experts (communication between designers and users + 

existence of software tools)

existence of software tools)

workflow management systems

workflow management systems

, i.e. the right 

, i.e. the right 

information reaches the right person at the right time 

information reaches the right person at the right time 

(generic software packages that can be used in many 

(generic software packages that can be used in many 

applications)

applications)

methodology

methodology

 for developing workflow applications

 for developing workflow applications

case studies 

case studies 

of workflow systems

of workflow systems

background image

 

 

What the CIS 581 course 

What the CIS 581 course 

contains, ctnd ?

contains, ctnd ?

organization of workflows

organization of workflows

management of resources

management of resources

 that contribute to business 

 that contribute to business 

processes

processes

static and dynamic 

static and dynamic 

techniques to analyze workflows

techniques to analyze workflows

analysis and properties of 

analysis and properties of 

inter-organizational 

inter-organizational 

workflows

workflows

workflows and electronic commerce

workflows and electronic commerce

examples of WFMS/tools

examples of WFMS/tools

 - Renew, Woflan, Design/CPN

 - Renew, Woflan, Design/CPN

WfMC - Workflow Management Coalition

WfMC - Workflow Management Coalition

 - to develop 

 - to develop 

standard terminology and standard interfaces for 

standard terminology and standard interfaces for 

WFMS

WFMS

background image

 

 

Classification of Information 

Classification of Information 

Systems

Systems

IS are used to reduce people’s workload, esp. in offices (text  

IS are used to reduce people’s workload, esp. in offices (text  

writing - word processors, drawing - drawing systems, 

writing - word processors, drawing - drawing systems, 

calculating - spreadsheet systems, filing - database systems, 

calculating - spreadsheet systems, filing - database systems, 

communicating information - electronic email systems)

communicating information - electronic email systems)

Office Information Systems

Office Information Systems

Database Management Systems

Database Management Systems

Transaction Processing Systems

Transaction Processing Systems

Knowledge Management Systems

Knowledge Management Systems

Decision Support Systems

Decision Support Systems

Control Systems

Control Systems

Workflow Management Systems

Workflow Management Systems

background image

 

 

Organizing Workflows

Organizing Workflows

role of work in society

role of work in society

:  we work to live, we can not do 

:  we work to live, we can not do 

everything in our life, we are organized in specialized 

everything in our life, we are organized in specialized 

‘business units’

‘business units’

change from 

change from 

supply-driven economy

supply-driven economy

 to 

 to 

demand-driven 

demand-driven 

economy

economy

 (customers are scarce)

 (customers are scarce)

shift of focus from the means of production to the 

shift of focus from the means of production to the 

customer (

customer (

organizational paradigm shift

organizational paradigm shift

)

)

reference framework

reference framework

 = 

 = 

ontology of processes 

ontology of processes 

= a system 

= a system 

of defined terms that describe particular field of 

of defined terms that describe particular field of 

knowledge

knowledge

objectives

objectives

: to define business-management context 

: to define business-management context 

within which WFMS operate; to model and analyze 

within which WFMS operate; to model and analyze 

processes; to describe the functionality and architecture 

processes; to describe the functionality and architecture 

of WFMS

of WFMS

background image

 

 

Why Business Process Redesign ?

Why Business Process Redesign ?

IT has a role to play in a way how business 

IT has a role to play in a way how business 

processes are organized

processes are organized

why this is good ?

why this is good ?

 - because every algorithm 

 - because every algorithm 

defines a process

defines a process

processes

processes

 can be defined and analyzed clearly

 can be defined and analyzed clearly

definition of a process is important to decide 

definition of a process is important to decide 

whether to implement a process

whether to implement a process

will the process work properly

will the process work properly

 ?

 ?

analyze the process

analyze the process

use formal methods to identify properties or lack of them

use formal methods to identify properties or lack of them

simulation techniques, computer animation 

simulation techniques, computer animation 

background image

 

 

Organizational Paradigm Shift

Organizational Paradigm Shift

from ‘

from ‘

capacity utilization’

capacity utilization’

 -  i.e. the more you 

 -  i.e. the more you 

produce the better

produce the better

to ‘

to ‘

customer care’

customer care’

 -  i.e. the more customer 

 -  i.e. the more customer 

you have the better

you have the better

WFMS should

WFMS should

make ‘work controllable’, 

make ‘work controllable’, 

to encourage communication between employees, 

to encourage communication between employees, 

to build a bridge between ‘people’s work’ and 

to build a bridge between ‘people’s work’ and 

‘computer applications’

‘computer applications’

background image

 

 

Fundamental Concepts of Workflows

Fundamental Concepts of Workflows

task

task

 - logical, indivisible, unit of work

 - logical, indivisible, unit of work

case

case

 - examples: insurance claim, mortgage 

 - examples: insurance claim, mortgage 

application; case always has a particular state

application; case always has a particular state

process

process

 - how to carry out a particular category of 

 - how to carry out a particular category of 

cases

cases

atomicity

atomicity

 - tasks of work may be assumed to be atomic

 - tasks of work may be assumed to be atomic

granularity of tasks

granularity of tasks

 - discretization of work

 - discretization of work

economy of scale 

economy of scale 

- one process serves many cases

- one process serves many cases

state

state

 - composed of three elements:

 - composed of three elements:

the values of relevant 

the values of relevant 

case attributes

case attributes

 that change as the case 

 that change as the case 

progresses being processed

progresses being processed

the 

the 

conditions

conditions

 that have been fulfilled

 that have been fulfilled

the 

the 

content

content

 of the case

 of the case

background image

 

 

Fundamental Concepts of Workflows, 

Fundamental Concepts of Workflows, 

ctnd. 

ctnd. 

routing

routing

 - i.e. routing the case; the life cycle of a case 

 - i.e. routing the case; the life cycle of a case 

is laid down in the process

is laid down in the process

work item

work item

 = case + task; actual piece of work; certain 

 = case + task; actual piece of work; certain 

workitems can only be transformed into an activity 

workitems can only be transformed into an activity 

once they have been triggered

once they have been triggered

activity

activity

 = case + task + resource; i.e. actual 

 = case + task + resource; i.e. actual 

performance of a piece of work

performance of a piece of work

enactment of a case

enactment of a case

 - triggers are required:

 - triggers are required:

a  resource initiative

a  resource initiative

 (employee taking a work item from a 

 (employee taking a work item from a 

tray)

tray)

an external event

an external event

 (arrival of a message)

 (arrival of a message)

a time signal

a time signal

 (the generation of a list of orders at 6 pm]

 (the generation of a list of orders at 6 pm]

background image

 

 

Subdivision of processes

Subdivision of processes

primary

primary

 - to produce products or services 

 - to produce products or services 

(production processes); they deal with cases for 

(production processes); they deal with cases for 

a customer; customer-oriented even a customer 

a customer; customer-oriented even a customer 

is not known

is not known

secondary

secondary

 - support primary processes (support 

 - support primary processes (support 

processes) - maintaining the means of 

processes) - maintaining the means of 

production, personnel management

production, personnel management

tertiary

tertiary

 - managerial processes that direct and 

 - managerial processes that direct and 

coordinate primary and secondary processes, 

coordinate primary and secondary processes, 

maintenance of contacts with financiers and 

maintenance of contacts with financiers and 

stakeholders 

stakeholders 

background image

 

 

Three dimensions of Workflow

Three dimensions of Workflow

case dimension

case dimension

 - workflow systems deal with 

 - workflow systems deal with 

cases; cases have case types (such as 

cases; cases have case types (such as 

insurance claim, mortgage application, tax 

insurance claim, mortgage application, tax 

return, patient in a hospital)

return, patient in a hospital)

control flow dimension

control flow dimension

 - partial order of tasks 

 - partial order of tasks 

within a specific case, i.e. how to 

within a specific case, i.e. how to 

systematically deal with a case

systematically deal with a case

resource dimension - 

resource dimension - 

human and technical 

human and technical 

resources needed to process a case

resources needed to process a case

background image

 

 

Organizational Structures

Organizational Structures

the hierarchical organization

the hierarchical organization

 - typically 

 - typically 

functional or capacity groups

functional or capacity groups

the matrix organization

the matrix organization

 - used by building 

 - used by building 

contractors, installation firms, software 

contractors, installation firms, software 

houses, typically within one single company

houses, typically within one single company

the network organization 

the network organization 

- similar to matrix 

- similar to matrix 

organization except that typically composed of 

organization except that typically composed of 

actors not working in the same organization

actors not working in the same organization

background image

 

 

How to allocate staff into 

How to allocate staff into 

departments?

departments?

the capacity group

the capacity group

 - people with the same skills, 

 - people with the same skills, 

they are interchangeable; head of the department 

they are interchangeable; head of the department 

keeps its members ‘up-to-date’ (through training); 

keeps its members ‘up-to-date’ (through training); 

example - typists, maintenance, engineers

example - typists, maintenance, engineers

the functional department

the functional department

 - performs 

 - performs 

interdependent group of tasks, each often 

interdependent group of tasks, each often 

requiring the same skills; head responsible for the 

requiring the same skills; head responsible for the 

work of the department (accounting, marketing)

work of the department (accounting, marketing)

process or production departments

process or production departments

 - department is 

 - department is 

responsible for a complete business process

responsible for a complete business process

background image

 

 

Three Good Reasons for Using 

Three Good Reasons for Using 

Petri net-based WFMS

Petri net-based WFMS

Reason 1

Reason 1

: Formal Semantics despite the 

: Formal Semantics despite the 

Graphical Nature; Petri Nets can be used 

Graphical Nature; Petri Nets can be used 

to model primitives defined by WfMC

to model primitives defined by WfMC

Reason 2

Reason 2

: State-based instead of Event-

: State-based instead of Event-

based (today’s WFMS are event based, 

based (today’s WFMS are event based, 

i.e. tasks/transitions are modeled and 

i.e. tasks/transitions are modeled and 

states between tasks are suppressed

states between tasks are suppressed

Reason 3

Reason 3

: Abundance of Analysis 

: Abundance of Analysis 

Techniques and related Software Tools

Techniques and related Software Tools

background image

 

 

Reasons for Using State-based 

Reasons for Using State-based 

Description for WFMS

Description for WFMS

Reason 1:

Reason 1:

 It allows for a clear distinction between the 

 It allows for a clear distinction between the 

enabling of a task and the execution of a task (issue of 

enabling of a task and the execution of a task (issue of 

task triggering: automatic, user, message, time)

task triggering: automatic, user, message, time)

Reason 2:

Reason 2:

 Possibility of 

 Possibility of 

competitive tasks

competitive tasks

; two tasks 

; two tasks 

are competitive if both are enabled and only one of 

are competitive if both are enabled and only one of 

them may be executed (event-based system can not 

them may be executed (event-based system can not 

model this situation)

model this situation)

Reason 3:

Reason 3:

  Sometimes it is necessary to 

  Sometimes it is necessary to 

withdraw a 

withdraw a 

case

case

; in PNs this means removal of tokens and triggers 

; in PNs this means removal of tokens and triggers 

that correspond to the cancelled case

that correspond to the cancelled case

Reason 4:

Reason 4:

 

 

Moving a case

Moving a case

 from one location to 

 from one location to 

another (IOWF) is easy - transfer of tokens and triggers

another (IOWF) is easy - transfer of tokens and triggers

background image

 

 

Mapping Workflow Concepts onto 

Mapping Workflow Concepts onto 

Petri nets

Petri nets

process

process

 - is specified as a specific Petri net

 - is specified as a specific Petri net

conditions

conditions

 - are represented as places of Petri nets

 - are represented as places of Petri nets

tasks

tasks

 - are represented as transitions of Petri net

 - are represented as transitions of Petri net

routing

routing

 - a specific path of case processing through 

 - a specific path of case processing through 

Petri net describing the process

Petri net describing the process

case

case

 - represented as a token or set of tokens located 

 - represented as a token or set of tokens located 

in various places of Petri nets

in various places of Petri nets

atomicity of tasks

atomicity of tasks

  - atomic tasks represented as 

  - atomic tasks represented as 

transitions can be refined into more detailed Petri net; 

transitions can be refined into more detailed Petri net; 

process or part of a process can be abstracted into a 

process or part of a process can be abstracted into a 

single transition or single place

single transition or single place

background image

 

 

Common Errors in Process 

Common Errors in Process 

Definition

Definition

tasks without input and output conditions

tasks without input and output conditions

dead tasks

dead tasks

 - tasks that can never be 

 - tasks that can never be 

carried out

carried out

deadlock

deadlock

 - jamming a case before 

 - jamming a case before 

reaching condition called ‘end’

reaching condition called ‘end’

livelock

livelock

 - trapping a case in an endless 

 - trapping a case in an endless 

cycle

cycle

dangling tasks

dangling tasks

 - i.e. activities still take 

 - i.e. activities still take 

place after the case has been completed

place after the case has been completed

background image

 

 

Fundamental Issues in 

Fundamental Issues in 

Workflows

Workflows

Basic Definitions of Workflows and WFMS

Basic Definitions of Workflows and WFMS

Workflow Patterns

Workflow Patterns

Workflow  vs. Inheritance

Workflow  vs. Inheritance

Dealing with Change in Workflows

Dealing with Change in Workflows

Software Architectures and Workflows

Software Architectures and Workflows

Verification of Workflows & Woflan

Verification of Workflows & Woflan

Inter-organizational Workflows and E-

Inter-organizational Workflows and E-

commerce

commerce

Reference Nets & Renew

Reference Nets & Renew

background image

 

 

Six Basic Software Architectures of 

Six Basic Software Architectures of 

Inter-organizational Workflows

Inter-organizational Workflows

Capacity Sharing Architecture (CSA)

Capacity Sharing Architecture (CSA)

Chained Execution Architecture (CEA)

Chained Execution Architecture (CEA)

Subcontracting Architecture (SCA)

Subcontracting Architecture (SCA)

Case Transfer Architecture (CTA)

Case Transfer Architecture (CTA)

Extended Case Transfer Architecture 

Extended Case Transfer Architecture 

(ECTA)

(ECTA)

Loosely Coupled Architecture (LCA)

Loosely Coupled Architecture (LCA)


Document Outline