Skip to main content
Log in

Semantische Prozessmodellierung – Konzeption und informationstechnische Unterstützung einer ontologiebasierten Repräsentation von Geschäftsprozessen

Semantic Process Modeling – Design and Implementation of an Ontology-based Representation of Business Processes

  • WI - Aufsatz
  • Published:
WIRTSCHAFTSINFORMATIK

Zusammenfassung

Eine Erweiterung von Prozessmodellierungssprachen wird entworfen, mit deren Hilfe die in natürlicher Sprache formulierte Semantik der Bezeichner von Prozessmodellelementen durch formale Begriffe einer Ontologie repräsentiert werden kann. Diese Verknüpfung von semiformalen Modellen einerseits und formalen Ontologien andererseits wird als Semantische Prozessmodellierung charakterisiert. Das Konzept wird beispielhaft anhand der Sprachen EPK (Ereignisgesteuerte Prozesskette), BPMN (Business Process Modeling Notation) und OWL (Web Ontology Language) eingeführt und in Form eines Informationsmodells generalisiert. Durch die Formalisierung der modellelementbezogenen Semantik im Zusammenspiel mit der Nutzung von Inferenzmaschinen können die Suche in Modellen verbessert und neue Möglichkeiten der inhaltlichen Validierung erschlossen werden. Mithilfe einer Systemarchitektur und eines Prototyps wird die Einbettung des Ansatzes in bestehende IT-gestützte Arbeitsumgebungen von Modellierern demonstriert. Es wird deutlich, dass durch Modellierungs-Tools, die um semantische Technologien angereichert sind, Vorteile in den Bereichen verteilte Modellierung, Modellmanagement, IT-Business-Alignment und Compliance erzielbar sind.

Abstract

An extension of process modeling languages is designed which allows representing the semantics of model element labels which are formulated in natural language by using concepts of a formal ontology. This combination of semiformal models with formal ontologies will be characterized as semantic process modeling. The approach is exemplarily applied to the languages EPC (Event-driven Process Chain), BPMN (Business Process Modeling Notation) and OWL (Web Ontology Language) and is generalized by means of an information model. The proposed formalization of the semantics of individual model elements in conjunction with the usage of inference engines allows the improvement of query functionalities in modeling tools and enables new possibilities of model validation. The integration of the approach in the IT-based work environments of modelers is demonstrated by a system architecture and a prototypical implementation. Evidently, advantages in the areas of modeling, model management, business/IT alignment, and compliance can be achieved by the application of modeling tools augmented with semantic technologies.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4
Abb. 5
Abb. 6
Abb. 7

Literatur

  • Abramowicz W, Filipowska A, Kaczmarek M, Kaczmarek T (2007) Semantically enhanced business process modelling notation. In: Hepp M et al (Hrsg) Proceedings of SBPM 2007. Innsbruck, S 88–91

  • Ahlemann F, Teuteberg F, Brune G (2006) Ontologie-basierte Attributierung von Informationsmodellen: Grundlagen und Anwendungsgebiete. In: Teuteberg F, Ahlemann F (Hrsg) ISPRI-Arbeitsbericht, Nr. 01/2006, Universität Osnabrück

  • AIIM (Hrsg) (2007) BPM: Not just workflow anymore. Silver Spring

  • Bögl A, Schrefl M, Pomberger G, Weber N (2008) Semantic annotation of EPC models in engineering domains by employing semantic patterns. In: Cordeiro J, Filipe J (Hrsg) Proceedings of ICEIS 2008. Barcelona, S 106–115

  • Boley H, Kifer M, Patranjan PL, Polleres A (2007) Rule interchange on the web. In: Antoniou G et al (Hrsg) Reasoning web. 3rd international summer school 2007. Springer, Heidelberg, S 269–309

  • Bray T, Hollander D, Layman A, Tobin R (Hrsg) (2006) Namespaces in XML 1.1. W3C

  • Brockmans S, Ehrig M, Koschmider A, Oberweis A, Studer R (2006) Semantic alignment of business processes. In: Manolopoulos Y et al (Hrsg) Proceedings of ICEIS 2006. Paphos, S 191–196

  • Cabral L, Domingue J, Motta E, Payne TR, Hakimpour F (2004) Approaches to semantic web services: An overview and comparisons. In: Bussler C et al (Hrsg) The semantic web: Research and applications: Proceedings of ESWS 2004. Springer, Berlin, S 225–239

  • Cardoso J, Sheth AP (2005) Introduction to semantic web services and web process composition. In: Semantic web services and web process composition. 1st International Workshop, SWSWPC 2004, San Diego, S 1–13

  • Casely-Hayford L (2005) A comparative analysis of methodologies, tools and languages used for building ontologies. CCLRC, Swindon

  • Desel J (2002) Model validation – A theoretical issue? In: Esparza J, Lakos C (Hrsg) Application and theory of Petri nets. Springer, Heidelberg, S 23–43

  • Dietz JLG (2006) The deep structure of business processes. Comm. ACM 49(5):58–64

    Article  Google Scholar 

  • Fensel D, Hendler J, Lieberman H, Wahlster W (Hrsg) (2003) Spinning the semantic web. MIT Press, Cambridge

  • Fox MS (1992) The TOVE project: A common-sense model of the enterprise. In: Belli F, Radermacher FJ (Hrsg) Industrial and engineering applications of artificial intelligence and expert systems. Springer, London, S 25–34

  • Gómez-Pérez A, Fernández-López M, Corcho O (2004) Ontological engineering. Springer, London

  • Gómez-Pérez A, Manzano-Macho D (Hrsg) (2003) A survey of ontology learning methods and techniques. Universidad Politécnica de Madrid

  • Green PF (1996) An ontological analysis of information systems analysis and design (ISAD) grammars in upper case tools. PhD Thesis, University of Queensland, Brisbane

  • Green PF, Rosemann M (2000) Integrated process modeling: An ontological evaluation. Information Systems 25(2):73–87

    Article  Google Scholar 

  • Green PF, Rosemann M, Indulska M (2005) Ontological evaluation of enterprise systems interoperability using ebXML. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering 17(5):713–725

    Article  Google Scholar 

  • Gruber TR (1993) A translation approach to portable ontology specifications. Knowledge Acquisition 5(2):199–220

    Article  Google Scholar 

  • Hahn A (2005) Integration verteilter Produktmodelle durch Semantic-Web-Technologien. WIRTSCHAFTSINFORMATIK 47(4):278–284

    Google Scholar 

  • Heinrich B, Bewernik M-A, Henneberger M, Krammer A, Lautenbacher F (2008) SEMPA – Ein Ansatz des Semantischen Prozessmanagements zur Planung von Prozessmodellen. WIRTSCHAFTSINFORMATIK 50(6):445–460

    Article  Google Scholar 

  • Henneberger M, Heinrich B, Lautenbacher F, Bauer B (2008) Semantic-based planning of process models. In: Bichler M et al (Hrsg) Multikonferenz Wirtschaftsinformatik 2008. GITO, Berlin, S 1677–1689

  • Hepp M (2005) eClassOWL: A fully-fledged products and services ontology in OWL. In: Poster Proceedings of ISWC2005. Galway

  • Hepp M, Leymann F, Domingue J, Wahler A, Fensel D (2005) Semantic business process management: A vision towards using semantic web services for business process management. In: Proceedings of IEEE ICEBE 2005. Beijing, S 535–540

  • Hepp M, Roman D (2007) An ontology framework for semantic business process management. In: Oberweis A et al (Hrsg) eOrganisation: Service-, Prozess-, Market-Engineering: 8. Internationale Tagung Wirtschaftsinformatik, Band 1. Universitäts-Verlag, Karlsruhe, S 423–440

  • Horrocks I, Patel-Schneider PF, Boley H, Tabet S, Grosof B, Dean M (2004) SWRL: A semantic web rule language. W3C

  • Keller G, Nüttgens M, Scheer A-W (1992) Semantische Prozeßmodellierung auf der Grundlage „Ereignisgesteuerter Prozeßketten (EPK)“. In: Scheer AW (Hrsg) Veröffentlichungen des Instituts für Wirtschaftsinformatik, Nr. 89. Universität des Saarlandes, Saarbrücken

  • Kindler E (2006) On the semantics of EPCs: Resolving the vicious circle. Data & Knowledge Engineering 56(1):23–40

    Google Scholar 

  • Koschmider A, Ried D (2005) Semantische Annotation von Petri-Netzen. In: Workshop für Algorithmen und Werkzeuge für Petrinetze (AWPN’05). Humboldt-Universität Berlin, S 66–71

  • Kuropka D (2004) Modelle zur Repräsentation natürlichsprachlicher Dokumente. Logos, Berlin

  • Lautenbacher F, Bauer B (2006) Semantic reference- and business process modeling enables an automatic synthesis. In: Hinkelmann K et al (Hrsg) Proceedings of SBPM 2006. Budva, S 89–100

  • Lin Y (2008) Semantic annotation for process models: Facilitating process knowledge management via semantic interoperability. PhD Thesis, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim

  • Lin Y, Ding H (2005) Ontology-based semantic annotation for semantic interoperability of process models. In: Proceedings of CIMCA-IAWTIC, 06, vol 1. IEEE, Washington, DC, S 162–167

  • Lin Y, Strasunskas D (2005) Ontology-based semantic annotation of process templates for reuse. In: Proceedings of 10th CAiSE/IFIP8.1/EUNO international workshop on evaluation of modeling methods in system analysis and design (EMMSAD05). Porto, S 162–167

  • Miles A, Bechhofer S (2008) SKOS simple knowledge organization system reference. W3C

  • Niles I, Pease A (2001) Towards a standard upper ontology. In: Welty C, Smyth B (Hrsg) Proceedings of the 2nd international conference on formal ontology in information systems (FOIS-2001). Ogunquit, 2001, S 2–9

  • Niles I, Pease A (2003) Linking lexicons and ontologies: Mapping WordNet to the suggested upper merged ontology. In: Proceedings of the 2003 international conference on information and knowledge engineering (IKE 03). Las Vegas, S 23–26

  • OMG (Hrsg) (2006) Business process modeling notation specification. OMG, Needham

  • Ogden CK, Richards IA (1923) The meaning of meaning, 1. Aufl. Kegan Paul, London

  • Ortner E (1997) Methodenneutraler Fachentwurf. Teubner, Stuttgart

  • Prud’hommeaux E, Seaborne A (Hrsg) (2005) SPARQL query language for RDF. W3C

  • Rosemann M (1996) Komplexitätsmanagement in Prozessmodellen. Gabler, Wiesbaden

  • Rosemann M, Schwegmann A (2002) Vorbereitung der Prozessmodellierung. In: Becker J et al (Hrsg) Prozessmanagement, 3. Aufl. Springer, Heidelberg, S 47–94

  • Smith MK, Welty C, McGuiness DL (Hrsg) (2004) OWL web ontology language guide. W3C

  • Soffer P, Golany B, Dori D, Wand Y (2001) Modelling off-the-shelf information systems requirements: An ontological approach. Requirements Engineering 6(3):183–199

    Article  Google Scholar 

  • Studer R, Benjamins VR, Fensel D (1998) Knowledge engineering: Principles and methods. Data & Knowledge Engineering 25(1–2):161–197

  • Thomas O, Fellmann M (2007) Semantic business process management: Ontology-based process modeling using event-driven process chains. International Journal of Interoperability in Business Information Systems 2(1):29–44

    Google Scholar 

  • Uschold M, King M, Moralee S, Zorgios Y (1998) The enterprise ontology. The Knowledge Engineering Review 13(1):31–89

    Article  Google Scholar 

  • van der Aalst WMP, ter Hofstede AHM, Kiepuszewski B, Barros AP (2003) Workflow patterns. Distributed and Parallel Databases 14(1):5–51

    Article  Google Scholar 

  • Wand Y, Weber R (1995) On the deep structure of information systems. Information Systems Journal 5(3):203–223

    Article  Google Scholar 

  • Zelewski S, Alan Y, Alparslan A, Dittmann L, Weichelt T (Hrsg) (2005) Ontologiebasierte Kompetenzmanagementsysteme. Logos, Berlin

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Oliver Thomas.

Additional information

Angenommen nach zwei Überarbeitungen durch Prof. Dr. Buhl.

This article is also available in English via http://www.springerlink.com and http://www.bise-journal.org: Thomas O, Fellmann M (2009) Semantic Process Modeling – Design and Implementation of an Ontology-based Representation of Business Processes. Bus Inf Syst Eng. doi: 10.1007/s12599-009-0078-8.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Thomas, O., Fellmann M.A., M. Semantische Prozessmodellierung – Konzeption und informationstechnische Unterstützung einer ontologiebasierten Repräsentation von Geschäftsprozessen. Wirtsch. Inform. 51, 506–518 (2009). https://doi.org/10.1007/s11576-009-0201-y

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s11576-009-0201-y

Schlüsselwörter

Keywords

Navigation