Modeling the internet of things in configurable process models

par Kunal Suri

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Walid Gaaloul.

Soutenue le 11-02-2019

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Télécom SudParis (France) (laboratoire) , Télécom SudParis (établissement opérateur d'inscription) , Services répartis- Architectures- MOdélisation- Validation- Administration des Réseaux / SAMOVAR (laboratoire) , Département Informatique / INF (laboratoire) et de Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives / CEA (laboratoire) .

Le président du jury était Nazim Agoulmine.

Le jury était composé de Samir Tata, Maude Manouvrier, Arnaud Cuccuru.

Les rapporteurs étaient Michaël Mrissa, Chirine Ghedira.

  • Titre traduit

    Modélisation de l'internet des objets dans des modèles de processus configurables


  • Résumé

    Un nombre croissant d’entreprises internationales ont adopté les systèmes d'information centrés-processus pour profiter des avantages de l'utilisation de processus rationalisés basés sur des modèles prédéfinis, également appelés modèles de processus métier. Cependant, l'environnement commercial dynamique actuel exige de la flexibilité et la réutilisation systématique des processus métier, qui se manifeste par l'utilisation de modèles de processus configurables (CPM). Ceci évite le développement de processus à partir de zéro, qui est à la fois une démarche fastidieuse et sujette à de nombreuses erreurs, et facilite le partage d'une famille de variantes de processus métier pouvant être personnalisées en fonction d'exigences métier concrètes. Par ailleurs, l'adoption des ressources de l'Internet des objets (IoT) dans les processus d'entreprise inter-organisationnels est également en croissante constante. Cependant, ces ressources IoT doivent être utilisées efficacement. Ces dispositifs IoT sont hétérogènes en raison de leurs propriétés et de leurs fabricants (normes propriétaires), ce qui pose des problèmes d’interopérabilité. De plus, étant limitées, elles doivent être allouées (et consommées) en gardant à l'esprit des contraintes, tels que le coût énergétique, le coût de calcul, etc. pour éviter les pannes pendant leurs consommations par les processus. Il est donc essentiel de modéliser explicitement la perspective des ressources IoT dans les modèles de processus métiers lors de la phase de conception. Dans la littérature, divers travaux de recherche dans le domaine de gestion des processus métier (BPM) sont généralement axés sur la perspective du flux de contrôle. Bien qu'il existe certaines approches axées sur la perspective des ressources, elles sont généralement dédiées à la perspective des ressources humaines. Ainsi, les travaux sur l'intégration de la perspective des ressources IoT dans les processus métier sont limités pour résoudre des problèmes liés à l'hétérogénéité. De même, dans le contexte des CPM, il n’existe aucune prise en charge de la configuration permettant de modéliser la variabilité des ressources IoT au niveau des CPM. Cette variabilité résulte des fonctionnalités spécifiques aux ressources IoT, telles que la possibilité de partage, et réplication, qui sont pertinentes dans le contexte des processus métier. Dans cette thèse, nous abordons les limitations susmentionnées en proposant une approche pour intégrer la perspective IoT dans le domaine du BPM et soutenir le développement de CPM. Ce travail propose les contributions suivantes: (1) il fournit une description formelle de la perspective des ressources IoT, et de ses relations avec le domaine BPM à l'aide de la technologie sémantique, et (2) il fournit de nouveaux concepts pour permettre l'allocation de ressources IoT configurables dans les CPM. Pour valider notre approche et démontrer sa faisabilité, nous procédons comme suit: (1) implémenter des outils preuve de concept qui soutiennent le développement de processus métier et de modèles de processus configurables conscient des IoT, et (2) réaliser des expérimentations sur des jeux de données de modèles de processus qui démontrent l’efficacité de notre approche et affirment sa faisabilité


  • Résumé

    On the one hand, a growing number of multi-national organizations have embraced the Process-Aware Information Systems (PAIS) to reap the benefits of using streamlined processes that are based on predefined models, also called as Business Process (BP) models. However, today's dynamic business environment demands flexibility and systematic reuse of BPs, which is provided by the use of Configurable Process Models (CPMs). It avoids the development of processes from scratch, which is both time-consuming and error-prone, and facilitates the sharing of a family of BP variants that can be customized based on concrete business requirements. On the other hand, the adoption of the Internet of Things (IoT) resources in various cross-organizational BPs is also on a rise. However, to attain the desired business value, these IoT resources must be used efficiently. These IoT devices are heterogeneous due to their diverse properties and manufactures (proprietary standards), which leads to issues related to interoperability. Further, being resource-constrained, they need to be allocated (and consumed) keeping in the mind relevant constraints such as energy cost, computation cost, to avoid failures during the time of their consumption in the processes. Thus, it is essential to explicitly model the IoT resource perspective in the BP models during the process design phase. In the literature, various research works in Business Process Management (BPM) domain are usually focused on the control-flow perspective. While there do exist some approaches that focus on the resource perspective, they are typically dedicated to the human resource perspective. Thus, there is limited work on integrating the IoT resource perspective into BPs, without any focus on solving issues related to heterogeneity in IoT domain. Likewise, in the context of CPMs, there is no configuration support to model IoT resource variability at the CPM level. This variability is a result of specific IoT resource features such as Shareability and Replication that is relevant in the context of BPs. In this thesis, we address the aforementioned limitations by proposing an approach to integrate IoT perspective in the BPM domain and to support the development of IoT-Aware CPMs. This work contributes in the following manner: (1) it provides a formal description of the IoT resource perspective and its relationships with the BPM domain using semantic technology and (2) it provides novel concepts to enable configurable IoT resource allocation in CPMs. To validate our approach and to show its feasibility, we do the following: (1) implement proof of concept tools that assist in the development of IoT-aware BPs and IoT-aware CPMs and (2) perform experiments on the process model datasets. The experimentation results show the effectiveness of our approach and affirm its feasibility


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