ISSN: 1692-7257 - Volumen X – Número XX - 20XXRevista Colombiana de Tecnologías de Avanzada Recibido: xx de mes de 20xx Aceptado: AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS DE NEGOCIO USANDO SERVICIOS WEB SEMANTICOS BUSINESS PROCESS AUTOMATION USING SEMANTIC WEB SERVICES Ing. Leidy Paola Calderon Hernandez, Ing. Jorge Omar Portilla Jaimes Universidad de Pamplona, Facultad de Ingenierías y Arquitectura, Ingeniería de Sistemas. Ciudadela Universitaria, Pamplona, Norte de Santander, Colombia. Tel.: 57-7-568 5303, Fax: 57-7-568 5303, Ext. 144 E-mail:
[email protected],
[email protected] Resumen: En este artículo, se presenta una solución viable para la automatización de procesos de negocio usando servicios web semánticos, acoplando tecnologías disponibles tales como OWLS, DIG y SOAP. Dicha automatización se fundamenta en tres procesos principales; composición, emparejamiento y ejecución automática de servicios web semánticos que satisfagan un proceso de negocio especifico. Palabras clave: Servicios Web Semánticos, Procesos de negocio, Orquestación, Coreografía, OWL-S, DIG. Abstract: In this paper, we present a viable solution for automating business processes using semantic web services, such as docking technologies available OWLS, DIG and SOAP. Keywords: Semantic Web Services, Business Processes, Orchestration, Choreography, OWL-S, DIG. 1. INTRODUCCIÓN Por otra parte, hoy día las organizaciones basan su estrategia en los procesos de negocio. Con la definición explicita y el seguimiento de la ejecución de los procesos se busca obtener resultados que pueden llegar a ser medidos y mejorados de manera constante. “Los servicios web han logrado que la Web pase de ser un simple repositorio de información a una fuente de servicios accesibles desde cualquier lugar, pero la gran cantidad de servicios publicados y la inexistencia de información procesable por las maquinas hace inviable en tiempo y eficiencia que sea un usuario humano el que determine los servicios necesarios para satisfacer una necesidad, debido a esto se hace uso de la Ingeniería Ontológica, la cual permite incluir información adicional que describe el contenido de los documentos, para implantar los servicios web semánticos. Universidad de Pamplona I. I. D. T. A. Implementar los procesos de negocio mediante servicios web semánticos resulta provechoso ya que se beneficia de la descripción de los servicios para su búsqueda automática y el control centralizado de la invocación de diferentes servicios con cierta lógica de negocio añadida.” Calderon, L. P. (2010) 1 T. La combinación de SW para la implementación de procesos de alto nivel. como parte de una operación o transacción de negocio duradera. Objetivos (describen las salidas y efectos esperados tras la invocación de un servicio) y Mediadores (buscan maximizar la interoperabilidad entre los servicios. P. mediante el enlace de diferentes componentes de WSMO). SERVICIOS WEB SEMANTICOS “Aunque los servicios web permiten la comunicación entre diferentes plataformas y sistemas operativos. D. P. Permite trazar las secuencias de mensajes que se suceden entre todas las partes participantes del proceso de negocio.. 1.20XX Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada Lenguaje de Modelado de Servicios Web. se vuelve cada vez más importante contar con herramientas automatizadas para ayudar a identificar los servicios que se ajusten a los requisitos de un solicitante. Teniendo en cuenta que las ontologías permiten la descripción semántica de cualquier dominio del conocimiento.3 Coreografía Es una ontología que contiene los elementos fundamentales que caracterizan un servicio y que permite describir las capacidades que sustenta un servicio. L.Volumen X – Número XX .4 Orquestación El lenguaje usado para describir los elementos es el Web Service Modeling Language (WSML) o Universidad de Pamplona I. invocación e interoperación de servicios web. Process Model (describe como se usa el servicio) y Service Grounding (describe como interactuar con el servicio). Relación entre orquestación y coreografía de servicios web Martin. 2 . “Con los servicios web semánticos se pretende automatizar todo lo que era semiautomático en los servicios web tradicionales. 2. esencialmente el descubrimiento.1 OWL-S 2.ISSN: 1692-7257 . (2010) Fig. D. P. F. esto se realiza mediante el intercambio de mensajes tanto síncronos como asíncronos y requiere una descripción formal de los protocolos de intercambio de mensajes que deben estar visibles para cada participante que intervenga dentro de la coreografía. “existen cuatro elementos fundamentales que describen un Servicio Web” Garcia S.” Alvez. A. carecen de contenido semántico. Debido a que el conjuntos de servicios web disponibles se amplia. Los servicios web pretenden transformar la web en una infraestructura global para computación distribuida. El problema son las tecnologías disponibles que permiten la automatización. La coreografía permite componer servicios definiendo la forma en la que múltiples participantes colaboran entre pares (peer-to-peer). (2006) Según WSMO. contiene tres tipos de conocimientos fundamentales: Service Profile (describe que hace el servicio) . Este lenguaje provee una sintaxis formal y una semántica para el modelado de ontologías de servicios web. composición. (2006). Servicios web (proveen una descripción semántica de los servicios web).2 WSMO “Es una ontología para describir varios aspectos acerca de los servicios web semánticos desarrollada por el WSMO Working Group” Alvez. (2004) Las más destacadas son OWL-S y WSMO. la incorporación de ontologías del dominio de los servicios a los servicios web da lugar a los servicios web semánticos. I. 2. requiere de diversos estándares que permitan modelar las posibles interacciones entre los servicios. 2.” Calderon. Los términos de orquestación y coreografía tratan de describir aspectos relacionados con la creación de procesos de negocio que involucran varios SW. (2007): Ontologías (proveen la terminología y la semántica formal para llevar a cabo la descripción del servicio). integración de aplicaciones y automatización de procesos de negocio. 2. 3 . cómo fluye la información que soporta las tareas y cómo se le hace seguimiento al cumplimiento de las tareas. 3.Volumen X – Número XX .org/referencemodel. Con la orquestación se componen servicios para generar un nuevo proceso de negocio. T.1 Workflow “Workflow es un conjunto de uno o más procedimientos o actividades directamente ligadas.html Universidad de Pamplona I. 4. ambos lenguajes orientados a la descripción de servicios Web.ISSN: 1692-7257 . funciones y salidas. cuál es su orden correlativo. BPMN hace de puente entre el diseño de procesos de negocio y la implementación siendo una notación gráfica para expresar procesos de negocios en un Business Process Diagram (BPD) capaz de representar complejos procesos. Permite al cliente la selección de un dominio específico y un proceso de negocio a ejecutar. I. con cierta lógica de negocio añadida que ayuda a la programación en gran escala. Las entradas son requisitos que deben tenerse antes de que una función sea aplicada.2 BPMN 4. su principal meta es proveer una notación estándar fácil y clara para todos los usuarios de negocios: analistas de negocios. Es el estudio de los aspectos operacionales de una actividad de trabajo: cómo se estructuran las tareas. Consiste en un lenguaje basado en XML diseñado para el control centralizado de la invocación de diferentes servicios Web. que colectivamente realizan un objetivo del negocio. 3.3 WS-BPEL Es un lenguaje estandarizado por OASIS para la composición de servicios web. Fig. A. cómo se realizan.1 Aplicación cliente Los estándares más destacados para la ejecución de procesos de negocio son BPMN y WS. 3. desarrolladores técnicos y personal de negocios que administra y monitorea procesos. 2.2 Repositorio de ontologías de dominio Fue desarrollado por BPMI (Business Process Management Initiative). D. puede usarse de dos formas: para preparar la información que se intercambia en la ejecución de una coreografía o como la invocación siguiendo unas determinadas reglas a un servicio web. Autor Propio (2010) 4. Está desarrollado a partir de WSFL y XLANG. se generan ciertas salidas.BPEL.wfmc. Arquitectura del sistema. Cuando una función es aplicada a las entradas de un método. Para llevar a cabo la composición de servicios que satisfagan un proceso de negocio es necesario crear un repositorio donde se almacenen ontologías correspondientes a cada dominio. antes de su estandarización se denominaba BPEL4WS. ARQUITECTURA DEL SISTEMA 3.20XX Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada Permite diseñar procesos de negocio ejecutables que pueden interactuar tanto con SW internos como externos. cómo se sincronizan. normalmente dentro del contexto de una estructura organizacional que define roles funcionales y relaciones entre los mismos”1. 1 http://www. PROCESOS DE NEGOCIO “Un proceso de negocio es un conjunto de tareas relacionadas lógicamente llevadas a cabo para lograr un resultado de negocio definido” Wikipedia (2010) Cada proceso de negocio tiene entradas. sus entradas y sus salidas. la flexibilidad con la que Pellet puede ser incluido con otros sistemas (a través de interfaces apropiados). 4. Fig.ISSN: 1692-7257 . D. Para poder razonar con Pellet hay que cargar la ontología. clasificación.org/dig/ http://www.5 Composición Este proceso permite la orquestación del proceso de negocio. service:Service: Aquí se crea el servicio que une al grounding. 4. o realizarla manualmente. Permite una sola forma de interactuar con el servicio invocándolo mediante el WSDL.html Universidad de Pamplona I. necesita de otros entornos para poder invocar servicios. atómicos y compuestos. se procede a convertir las entidades en clases. Para poder razonar sobre las ontologías y adquirir el conocimiento necesario para el desarrollo del prototipo.mindswap. Se puede generar la descripción automáticamente a través del documento WSDL del servicio web. salidas. I. A. además cuenta con cuatro tipos de mediadores para solucionar problemas que se presenten. El núcleo de este razonador está basado en los algoritmos de razonamiento Tableaux (tablas semánticas).Volumen X – Número XX . los axiomas sobre clases son colocados en el componente TBox y las aserciones sobre los individuos se almacenan en el componente ABox.stanford. pero OWL-S tiene una coreografía claramente definida mediante procesos simples.kr. La interface DIG fue desarrollada por The DL Implementation Group (DIG) 3. Modelo relacional para ontologías de dominio. que le permite describir los conceptos y las relaciones en una ontología.4 DIG Teniendo clara la estructura que deben tener las ontologías. Autor Propio (2010) Estas ontologías deben tener una estructura básica como la visualizada en el modelo relacional. T. es decir.edu/plugin s/owl/download. mientras que WSMO no tiene coreografía definida ni forma de interactuar con el servicio por sí solo. resultados e información adicional. se establece que el servicio es descrito por el process. profile:Profile: Aquí se especifican los campos correspondientes al proceso en general. process y profile. El razonador utilizado fue Pellet4. 3 4 4 http://dl. Por estas razones. se encarga de buscar los 2 http://protege.3 Repositorio ontologías OWL-S Para llevar a cabo el emparejamiento de los servicios que componen un proceso de negocio es necesario crear un repositorio donde se almacenen ontologías correspondientes a las descripciones semánticas de los servicios web disponibles.20XX Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada grounding:WsdlGrounding: Aquí se especifica la información necesaria para poder acceder al servicio. presentado por el profile y soportado por el grounding. los atributos en instancias y las relaciones en propiedades. 4. Para ello utiliza un protocolo basado en HTTP PUT/GET y XML. Es un razonador open source para OWL-DL construido en JAVA. Los aspectos que se deben especificar son: El objetivo de este razonador es chequear la satis factibilidad de un Abox con respecto a un TBox mediante mensajes ó declaraciones XML que definen un modo de comunicación tell/ask. entradas. 3. Esta interfaz permite tener acceso a razonadores de DL a través de editores de ontologías. se utilizó la interfaz DIG. En la arquitectura de Pellet se destaca el razonador basado en cálculo de Tableaux. la descripción se llevó a cabo mediante el plugin OWL-S2 para Protégé. categoría. process:Process: Aquí se especifica el nombre del proceso. precondiciones. WSMO tiene en cuenta más aspectos de descripción que OWL-S.org/2003/pellet/ . posteriormente. A. se va insertado de manera ordenada el servicio emparejado en una lista. y de este modo reducir el tiempo de ejecución. P. según el grado obtenido se asigna un peso que va desde 0 cuando el grado es fallo. De la lista resultante.3 Selección del mejor servicio emparejado “El algoritmo de emparejamiento tiene un coste considerable ya que intenta emparejar la descripción del servicio con cada uno de los proveedores disponibles. El filtrado está basado en la categoría de servicio.6. A continuación se compara la suma de los pesos obtenidos con los parámetros de tipo no funcional. ya que en el caso de un fallo en el uso del servicio obtenido como mejor solución. que debe ser lo que le proporciona el proveedor mediante las salidas del servicio. 4.Volumen X – Número XX . mas sin embargo el registro de esta nueva pareja servirá para realizar un sistema tolerante a fallos. J. el cual aportaría un valor igual a 3 si el nombre del servicio que se está emparejando es igual al nombre del servicio ofrecido por un proveedor. Si el resultado es false. cuya finalidad es descartar proveedores que no cumplan unas determinadas características definidas también en los perfiles de la ontología.6 Emparejamiento Los parámetros no funcionales también aportan información semántica al servicio web. Primero se calcula el grado para las salidas y si el valor es igual a cero.20XX Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada servicios necesarios para satisfacer un proceso de negocio específico. P. T. “El proceso de emparejamiento consiste en buscar para cada servicio. y 6 Universidad de Pamplona I. producto o información que el cliente espera en realidad. no hay relación entre el servicio del proveedor y la petición del cliente. se descarta el servicio del proveedor. por lo que no se habrá encontrado una mejor solución.” Calderon. Samper. El parámetro a tener en cuenta es el de nombre del servicio. ya que éstos se consideran parámetros menos importantes para poder encontrar el SW que aporte lo que el cliente busca. (2005)” Calderon.2 Obtención del grado de emparejamiento para parámetros no funcionales 4. de lo contrario se procede a calcular el grado de emparejamiento y el peso para las entradas. “A medida que se van calculando los pesos para los diferentes tipos de parámetros. los servicios que componen el proceso de negocio especificado por el cliente. son solamente valores de entrada antes de ejecutar el servicio y obtener de esta manera el beneficio. El resultado de la composición es un árbol N-Ario de los servicios que componen el proceso de negocio. El algoritmo de emparejamiento usado está basado en la propuesta realizada por José Javier Samper Zapater. se incluye un filtrado anterior al emparejamiento. la mejor opción publicada en el repositorio de ontologías OWL-S. las salidas. L. por esta razón.ISSN: 1692-7257 . Esto se logra buscando en la ontología de dominio correspondiente.6. que se asigna cuando lo que el proveedor ofrece es igual a lo que el cliente busca. es decir. por lo cual deben ser tenidos en cuenta. combinar todas las posibles parejas y aplicar sobre ellas los diferentes grados de similitud para los parámetros funcionales y calcular los pesos relativos para parámetros funcionales correspondientes a salidas y entradas y parámetros no funcionales. y por tanto deberá compararse con el resto de la lista e insertarse en el lugar adecuado. ya que lo más importante es que el cliente obtenga lo que quiere.1 Obtención del grado de emparejamiento para parámetros funcionales Se calculan siete grados de emparejamiento. se compara el peso de las entradas. campo que se encuentra en la descripción del servicio obtenida de la ontología de dominio. J. 5 . se podrá recurrir al uso de 4. (2010) El proceso de ordenación se inicia con la comparación entre la pareja recién encontrada y la de la cabeza de la lista. I. resultado de la composición. D. La ordenación utilizada da más importancia al peso de las salidas. querrá decir que el peso no es mejor. (2010) 4.6. L. Servirá al sistema emparejador para obtener del repositorio de ontologías OWL-S aquella lista de servicios que pertenezcan a la categoría que posee el servicio a emparejar. se rompe la ejecución y se muestra un mensaje de error. se reutilizan estos datos.4 Ordenamiento de los servicios según el peso obtenido del emparejamiento Debido a que el resultado de un servicio puede ser entrada para otro. si la descripción extraída (servicio ofertado por un proveedor) posee la misma categoría que la descripción del vector (petición del cliente). Luego de este filtrado.” Calderon. 4. Luego se procede a ejecutar cada servicio emparejado. al final se selecciona el servicio que este en la primera posición de la lista (el más óptimo). que forman parte de un proceso de negocio. 5. recibe como entrada un vector con la descripción de los servicios a emparejar. Cuando el cliente especifica las entradas necesarias. y luego obtener la respuesta de un mensaje SOAP tipo response. D.20XX Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada información provista por el elemento siguiente de la lista. “El proceso de emparejamiento inicia luego de llevarse a cabo la composición de servicios. Luego determina las entradas que deben ser solicitadas. y ejecutarlos en el orden correcto. aquellas que sean de tipo cliente en la ontología de dominio y las que no estén especificadas.” Calderon. se procede a emparejar con otra descripción la petición del cliente.6. usando el proceso de emparejamiento. Este método consiste en construir un mensaje SOAP tipo request utilizando los datos obtenidos Universidad de Pamplona I. L. lo primero que se compara es la categoría. se calcula el peso para insertar el servicio en una lista ordenada. La composición automática de procesos de negocio se fundamenta en la utilización de razonadores que infieren conocimiento a partir de ontologías de dominio existentes en un repositorio. de tal manera que se seleccione el servicio web disponible más apropiado. Este proceso lleva a cabo la coreografía del proceso de negocio.ISSN: 1692-7257 . el cual va recorriendo y formando parejas entre las descripciones contenidas y las extraídas del repositorio de ontologías OWL-S. 4. 6 . se sigue el proceso. (2010) Los servicios web semánticos se están convirtiendo en una alternativa altamente viable para la implementación de Workflows. si no lo es. se retorna al cliente el resultado obtenido de cada servicio web ejecutado. (2010) del grounding del servicio y los valores asignados a las entradas. Por último. Cada vez que se ejecuta un método se comprueba que el resultado es válido. P. Este prototipo asegura la ejecución automática de los servicios web. de lo contrario. El proceso de emparejamiento automático se fundamenta en la obtención del grado de similitud entre los parámetros funcionales de un proceso solicitado y un servicio web disponible. se procede a asignar dichos valores a todos los campos de entrada de los demás procesos a ejecutar que los necesiten. pues mediantes ellas se implementan los distintos repositorios de ontologías necesarios para automatizar procesos de negocios. los servicios son consumidos mediante mensajes SOAP. para componer el proceso de negocio mediante diversos sub procesos atómicos que lo satisfagan. para enviarlo a través de una conexión tipo http. P. I. L. T. consiste en tomar los servicios más óptimos. ya que permite realizarse de forma automática. A.7 Ejecución El modelado de procesos va migrando de la construcción de diseños gráficos a diseño de ontologías en las cuales se especifica los distintos conceptos que componen un dominio y las relaciones que existen entre sí. más apropiados para satisfacer los requerimientos de un cliente. El proceso empieza adquiriendo los datos necesarios del grounding del servicio para la ejecución.Volumen X – Número XX . resultado del emparejamiento. Para la descripción extraída se consulta los valores de los parámetros a utilizar en el emparejamiento. CONCLUSIONES “OWL y las lógicas descriptivas se han convertido en tecnologías fundamentales para la automatización de procesos de negocio. teniendo en cuenta la asignación de variables intermedias. volumen 7. su estandarización y seguridad. Departamento de Ingeniería Electrónica. [4] Garcia S. es decir. Proyecto Batuta Generador de aplicaciones orquestadoras. (Septiembre de 2010).w3. y Perez. Automatización de procesos de negocio usando servicios web semánticos. L.es/ ~juanrp/docencia/ws/orquestacion%20y %20coreografias. pp. Eléctrica. http://www. (Septiembre de 2010). [9] Riina. España. M.. J. pp78-97. 1.di.w3. Facultad de Ingeniería. (2005). 141-155 Medellín. Vol. F. Universidad de la República. [6] Martin. Algoritmo de emparejamiento de perfiles en Servicios Web Semánticos. Es importante seguir avanzando en el desarrollo de las tecnologías existentes para que incluyan aspectos que faciliten la automatización de procesos de negocio. los servicios web más óptimos.. Service Modeling Ontology (WSMO). (2006). No. [11] Wikipedía. UNAB Colombia. [3] Garcia. ya que una misma entrada puede utilizarse en varios servicios. pues se hace necesario extender la estructura básica de las ontologías de dominio. de forma que permita especificarlos. P. D. (2004). R. (2005).pdf. entre otros. (2010).. Integración de procesos de negocio basados en servicios web: coreografía y satisfacción de restricciones. tales como constructores de control. Servicios Web: Orquestación y Coreografías. 12. Tesis Doctoral. J. 6 No.org/Submission/ WS MO. http://www. Pamplona. J. Para esto se tiene en cuenta la asignación de datos intermedios. (2007). http://www. Departamento de Informática. M. (Septiembre de 2010). composición y ejecución automática de Servicios Web Semánticos. J. Proyecto de grado. http://www. (2005) Servicios Web. Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones.ee/~tarmo/tsem05/maigre0902slides. [8] Pérez. En los últimos tiempos se ha venido evidenciando el mejoramiento en el desarrollo de herramientas para el diseño de ontologías. [12] Calderon H. Trabajo de Grado (Ingeniera de Sistemas). Universidad de Pamplona.20XX Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada El proceso de ejecución automática consiste en consumir cada servicio web resultado del emparejamiento. I. W3C Member Submission. Con el trabajo desarrollado se demuestra la viabilidad de usar servicios web semánticos en la automatización de procesos de negocio. J. Pamplona.org/wiki/Proceso_de_negocio (Septiembre de 2010). Telecomunicaciones y Sistemas.pdf. Informe técnico. [7] Mirllan O. Telecomunicaciones y Sistemas. Universidad de Castila. “Calderon. (2010). W3C Member Submission. P. que satisfacen un proceso de negocio solicitado. D. I. (2010) [10] Samper.wikipedia. y una salida puede convertirse en entrada.uniovi.org/Submi ssion/OWL-S/. Revista Ingenierías Universidad de Medellín. 7 . especificación de mensajes de salida explícitos. T. (2006). [2] De Brujin. L. http://es. Sistema basado en tecnologías del conocimiento para entornos de Servicios Web Semánticos. Departamento de Ingeniería Electrónica. España. Universidad de Pamplona I. A. Web Services Composition with WS-BPEL and OWL-S. D. (2007).Volumen X – Número XX . (2008). (Septiembre de 2010). Universidad de Oviedo. REFERENCIAS [1] Alvez.ioc. Revista Colombiana de Computación.ISSN: 1692-7257 . (2009). [5] Giraldo. Universidad de Pamplona. Eléctrica. Trabajo de Grado (Ingeniera de Sistemas). Análisis de las Tecnologías Existentes para la descripción. OWL-S: Semantic Markup for Web Services. Revista Colombiana de Computación. No se ha logrado implementar en este prototipo todos los constructores de control disponibles en herramientas como BPEL. Uruguay. Universidad de Murcia. 2005. Proceso de Negocio.