Beschreibung
An increasing demand for highly automated, process-oriented, and distributed systems consisting of a large number of interconnected heterogeneous hardware and software components is noticeable for the last years. They require a high interoperability across heterogeneous physical media, platforms, programming languages and application domains. The Service- Oriented Architecture (SOA) approach addresses these problems and represents the next step in the endeavor of component based development and re-usability. Among the different implementations of SOA, Web service architectures have achieved highest acceptance in enterprise applications. Their Devices Profile for Web Services (DPWS) has remedied the missing support for devices. DPWS receives growing attention since its first announcement. However, it still misses process orientation standards. The Web Services Business Process Execution Language (WS-BPEL) cannot be used for DPWS architectures although it works well in other Web service architectures. This thesis describes holistic and elaborated concepts for extending WS-BPEL with support for DPWS – called Business Process Execution Language for Devices (BPEL4D). The illustrated BPEL4D concepts focus on messaging, descriptions, discovery, publish/subscribe, and security issues related to devices and their services. They also describe patterns for recurring design issues. The feasibility of these concepts is illustrated by a prototypic BPEL4D engine. Furthermore, an exemplary BPEL4D discovery process is integrated into the B2B maintenance scenario, which is part of the European ITEA project LOMS. BPEL4D applies established mechanisms of business process management to the industrial automation domain. Additionally, the thesis contributes to existing standards such as asynchronous interactions for DPWS and a pull mechanism for requesting notifications of a publish/subscribe system.
In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach hoch automatisierten, prozessorientierten, verteilten Systemen zugenommen, die eine große Anzahl von heterogenen Hard- und Softwarekomponenten miteinander verbinden. Diese Systeme erfordern eine hohe Interoperabilit ät über verschiedenartige physikalische Medien, Plattformen, Programmiersprachen und Anwendungsbereiche hinaus. Service-orientierte Architekturen (SOA) widmen sich genau diesen Problemen und bilden den nächsten Schritt im Bestreben nach komponentenbasierter Entwicklung und Wiederverwendbarkeit. Unter den verschiedenen Umsetzungen einer SOA haben Web Service Architekturen die höchste Akzeptanz im Umfeld von Unternehmensanwendungen erreicht. Das dazu gehörende Devices Profile for Web Services (DPWS) bietet Lösungen zur Geräteintegration an und erlangt zunehmend an Bedeutung. Leider existieren keine Prozessmanagementstandards, die auf DPWS anwendbar sind. Die Web Service Business Process Execution Language (WS-BPEL) lässt sich auch nicht auf DPWS-Architekturen anwenden, obwohl sie sich bei anderen Web Service Architekturen durchgesetzt hat. Diese Arbeit beschreibt ein ganzheitliches Konzept, um WS-BPEL auf DPWS-Anwendungen zu erweitern. Es wird in dieser Arbeit unter dem Namen Business Process Execution Language for Devices (BPEL4D) zusammen gefasst. Die beschriebenen Konzepte befassen sich mit Themen wie Nachrichtenaustausch, Beschreibung von Geräten und Diensten, Suche nach Geräten und Diensten, Publish-Subscribe- und Sicherheitsmechanismen bei der Verwendung von BPEL4D. Weiterhin werden Designmuster für häufig auftretende Anforderungen an Automatisierungsprozesse in Geräteensembles beschrieben. Die Machbarkeit der vorgestellten Konzepte wird an einem Prototyp für eine BPEL4D-Engine gezeigt. Außerdem wird die Implementierung eines BPEL4D-Discovery-Prozesses in das B2B Wartungsszenario des europäischen ITEA Projektes LOMS integriert. BPEL4D überführt bewährte Konzepte des Geschäftsprozessmanagements auf Anwendungen der industriellen Automatisierung. Diese Arbeit leistet zusätzlich einen Beitrag zu existierenden Web-Service-Standards wie zum Beispiel die Erweiterung von DPWS um asynchrone Interaktionen und die Möglichkeit, Benachrichtigungen eines Publish-Subscribe- Systems über einen sogenannten Pull-Mechanismus explizit anzufordern.