Infrastruktur zur Erforschung prozessorientierter Architekturen

• Fachliche Zuordnung: Informatik
• Förderung: Förderung in 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 211298670

• Erstellungsjahr: 2016

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Prozessorientierung wird in Wirtschaft und öffentlicher Verwaltung als Schlüssel zur schnellen Anpassbarkeit der Unternehmensarchitektur an neue Geschäftsmodelle, gesetzliche Anforderungen oder Partnerschaften gesehen. Das beantragte Großgerät wurde zur Erforschung von Verfahren, Diensten und Lösungen für prozessorientierte Unternehmensarchitekturen eingesetzt. Die Forschungsschwerpunkte lagen in den Bereichen Wissensmuster und Unternehmensmodelle, Service-Verifikation, Event-Driven Architectures sowie energieeffiziente und leistungsfähige Anwendungssysteme. Die Arbeiten (Simulationen, Verifikation, Analyse etc.) stellten aufgrund ihrer Komplexität sehr hohe Anforderungen an Rechenleistung, Haupt- und Massenspeicherausbau sowie Vernetzung der Infrastruktur. Das Großgerät besteht dementsprechend aus einem leistungsfähigen Compute-Cluster mit FDR-InfiniBand- und 10-GBit-Ethernetvernetzung sowie mehreren heterogenen Storage-Servern, die neben normalen Festplatten auch schnelle Solid-State-Drives beinhalten. Um eine flexible zeitliche Nutzung und Aufteilung sowie eine hohe Auslastung der Ressourcen des Großgeräts zu ermöglichen, werden virtuelle Maschinen in einer privaten Cloud-Umgebung anstatt nativer Systeme verwendet. Hierdurch konnte das Großgerät in verschiedensten Forschungsgebieten und Forschungsprojekten erfolgreich eingesetzt werden. Im Bereich Wirtschaftsinformatik wurde untersucht, wie sich die zunehmende Anzahl von Sensoren, Aktoren und eingebetteten Geräten im Internet-of-Things (IoT) sowie in Cyber-Physical-Systems (CPS) mittels geeigneter digitaler Unternehmensarchitekturen in eine prozessorientierte Unternehmens-IT integrieren lässt. Darüber hinaus wurden Metriken zur Bewertung der Qualität von Ontologiemustern untersucht sowie Ansätze für die Verbesserung der Methodik der Wiederverwendung von Ontologiemustern sowie deren halb- oder vollautomatische Extraktion aus Unternehmensmodellen entwickelt. Im Bereich der theoretischen Informatik bildete die Erforschung von Prozessmodellen auf Basis von Petrinetzen den Schwerpunkt. Im Rahmen des DFG-Projekts „Verifikationstechniken für Petrinetze auf Multicore-Architekturen“ wurde das Großgerät zur Validierung und Weiterentwicklung von Verifikationstechniken eingesetzt. Insbesondere wurden Techniken zur Reduktion der Größe der Zustandsräume von Petrinetzen erforscht. Diese Techniken wurden auch zur automatischen Komposition von Web Services genutzt. In dem seit 2011 jährlich stattfindenden „Model Checking Contest“ im Rahmen der internationalen Konferenz „PETRI NETS“ hat das an der Universität Rostock entwickelte Verifikationswerkzeug LoLA 2014 und 2015 dank innovativer Techniken den Titel in der Kategorie „Erreichbarkeitsanalyse“ gewonnen. Das Großgerät wurde auch für die Durchführung des Wettbewerbs genutzt, indem es Rechenkapazitäten und Hauptspeicher bereitstellte. Schließlich wurden die Techniken zur Zustandsraumreduktion auch erfolgreich im Bereich Intentions- und Aktivitätserkennung angewendet. In der praktischen Informatik wurde das Großgerät zur Simulation und Analyse großer Informationsinfrastrukturen auf Basis von Publish/Subscribe und Complex Event Processing verwendet. Diese Techniken können zur flexiblen Umsetzung komplexer Prozessmodelle und Workflows eingesetzt werden. Des Weiteren wird das Großgerät im DFG-Projekt „Adaptive Hybride Sekundärspeichersysteme für Cloud Computing- Szenarien“ als Testbed und für die Untersuchung adaptiver Datenplatzierungsstrategien verwendet. Schließlich steht das Großgerät den Stipendiaten des DFG-finanzierten GRKs MuSAMA (Multimodal Smart Appliance Ensembles for Mobile Applications) für rechen- und speicherintensive Experimente und Simulationen zur Verfügung. Es wurde auch für die Durchführung der Baltische Informatikolympiade 2013 genutzt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Supporting Regulatory Compliance by Pattern Detection in Enterprise Models: Approach and Application. Proceedings of the 7th IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management, and Control, Seiten 987-992, Elsevier, Juni 2013
  Kalle Aid Dunkel, Kurt Sandkuhl und Matthias Wißotzki
  
• An Analysis of Applicability of Quality Metrics for Ontologies on Ontology Design Patterns. Journal of Intelligent Systems in Accounting and Finance Management, 22(1):81-99, Dezember 2014
  Birger Lantow und Kurt Sandkuhl
  
• Where Did I Go Wrong? - Explaining Errors in Business Process Models. Proceedings of the 12th International Conference on Business Process Management (BPM 2014), Seiten 283-300, Springer, September 2014
  Niels Lohmann und Dirk Fahland
  
• Analyzing Content-based Publish/Subscribe Systems. Proceedings of the 9th ACM International Conference on Distributed Event-Based Systems (DEBS 2015), Seiten 128-139. ACM, Juni 2015
  Gero Mühl, Helge Parzyjegla und Matthias Prellwitz
  
• Digital Enterprise Architecture - Transformation for the Internet of Things. Proceedings of the 19th IEEE International Enterprise Distributed Object Computing Workshop (EDOC Workshops 2015), Seiten, 130-138, IEEE, September 2015
  Alfred Zimmermann, Rainer Schmidt, Kurt Sandkuhl, Matthias Wißotzki, Dierk Jugel und Michael Möhring
  
• Improving Random Write Performance in Homogeneous and Heterogeneous Erasure-Coded Drive Arrays. ACM SIGAPP Applied Computing Review (SIGAPP ACR), 15(4):31-53, Dezember 2015
  Nikolaus Jeremic, Helge Parzyjegla und Gero Mühl
  
• Information Leak Detection in Business Process Models: Theory, Application, and Tool Support. Information Systems, 47:244-257, Januar 2015
  Rafael Accorsi, Andreas Lehmann und Niels Lohmann
  
• Marginal Filtering in Large State Spaces. International Journal of Approximate Reasoning, 61:16-32, Juni 2015
  Martin Nyolt, Frank Krüger, Kristina Yordanova, Albert Hein und Thomas Kirste
  
• Organizing and Evaluating Publish/Subscribe Systems with Scopes. Proceedings of the 2015 International Conference on Networked Systems (NetSys 2015), Seiten 1-8, IEEE, März 2015
  Helge Parzyjegla, Matthias Prellwitz und Gero Mühl
  
• The Petri Net Twist in Explicit Model Checking. Software and System Modeling, 14(2):711-717, Mai 2015
  Karsten Wolf