Introdução ao Gerenciamento de Processos de Negócio e Inteligência Artificial na Bioinformática. Minicurso do SBSI 2012

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1 Introdução ao Gerenciamento de Processos de Negócio e Inteligência Artificial na Bioinformática Minicurso do SBSI 2012 Dra. Lucinéia Heloisa Thom Dr. Ronnie Alves Roteiro Histórico da tecnologia de Workflow Funcionalidades e áreas de atuação Conceitos básicos sobre BPM e Workflow Ciclo de vida de um processo de negócio Introdução à Notação para Modelagem de Processos (BPMN) 2 1

2 Origem da Tecnologia de Workflow Automação de Escritórios 1968 objetivo To reduce the complexity of user s interface to the [office information] system, control the flow of information, and enhance the overall efficiency of the office [ELL 80] Gerenciamento da informação pelo usuário através da edição de textos e formulários, de maneira eficiente e integrada Principais pesquisas são realizadas no MIT, University of Pennsylvania's Wharton School, University of Toronto e Harvard Business School 3 Origem da Tecnologia de Workflow Sistema de informação para escritório (OIS) Suporte computacional as atividades de escritório (ex.: editoração de textos, formulários, preenchimento de documentos) Interfaces, as quais possibilitem ao usuário copiar, enviar e armazenar documentos (formulários) Usuário exerce controle sobre o fluxo de informação com base em um roteamento pré-determinado 4 2

3 Origem da Tecnologia de Workflow Problemas no contexto de OIS Complexidade dos sistemas distribuídos para automação Necessidade de interfaces homem-máquina mais simples e completas Necessidade de sistemas para base de conhecimento 5 Origem da Tecnologia de Workflow Protótipos para automação de escritórios Officetalk-Zero Desenvolvido por William Newman, Tim Mott e outros do grupo de pesquisa da Xerox Palo Alto Research Center (PARC) Ferramenta de suporte para criação e gerência de documentos (GED) Ênfase na interface homem-máquina Usuário pode, visualmente, manipular formulários, ler s ou documentos anteriores 6 3

4 Origem da Tecnologia de Workflow (SCOOP - System for Computerization of Office Processing) Desenlvido por Michael Zisman s Ênfase na especificação, representação e automação das tarefas de escritório Um escritório é visto como um sistema e não como uma coleção de tarefas isoladas Redes de Petri são utilizadas para a representação dos processos Exemplo: processamento de uma ordem de compra Conhecimento é representado através de regras de produção Protótipo foi implementado na Universidade de Pensilvânia (Whartoon School) 7 Origem da Tecnologia de Workflow SCOOP Exemplo Cenário (Ordem de compra) armazena o pedido de cliente em um livro de logs preenche formulário (ordem de compra) envia formulário para um administrador de pedidos Secretária verifica se o cliente não foi displicente na última conta, possuindo pendências de pagamentos se status do cliente estiver ok emite ordem de compra senão solicita pagamento da(s) pendência(s) Administrador de Pedidos 8 4

5 Origem da Tecnologia de Workflow 1977 BDL (Business Definition Language) Desenvolvida pela IBM s Thomas J. Watson Research Center Objetivo Simplificar a tradução de conceitos e algoritmos, inerentes ao processamento de dados em instruções interpretáveis por computador Reconhece documentos, passos, caminhos e arquivos como objetos para descrever um algoritmo de processamento de dados de negócio 9 Origem da Tecnologia de Workflow 1977 BDL (Business Definition Language) Um programa BDL é definido por 3 componentes distintos Definição de Formulários Formulários que irão conter documentos Fluxo de Documentos Representação gráfica dos passos, caminhos e arquivos Tradução de Documentos Interpretação processual dos passos 10 5

6 Origem da Tecnologia de Workflow Exemplo 11 Origem da Tecnologia de Workflow ICN (Information Control Net) Desenvolvido pela Xerox PARC Modelo para descrição e análise do fluxo de informação Define um escritório como um conjunto de procedimentos relacionados Cada procedimento consiste de um conjunto de atividades e, respectiva ordem parcial entre estas (regras de precedência) Representação gráfica de procedimentos, atividades, precedência entre atividades e repositórios 12 6

7 Origem da Tecnologia de Workflow ICN - Exemplo 13 Origem da Tecnologia de Workflow Avanços na tecnologia de gerenciamento de documentos e sistemas de correio eletrônico fazem crescer o desenvolvimento de produtos comerciais de workflow 14 7

8 Agenda Histórico da tecnologia de Workflow Conceitos básicos sobre BPM e Workflow Funcionalidades e áreas de atuação Ciclo de vida de um processo de negócio Introdução à Notação para Modelagem de Processos (BPMN) 15 O que é um Processo de Negócio? 1776 Adam Smith apresenta uma das primeiras definições de processo de negócio Produção de um pino é dividida em um conjunto de tarefas 8

9 Conceitos básicos sobre BPM e Workflow Workflow Management Coalition WfMC (1993) Objetiva promover a área de Workflow e criar padrões para esta Organização sem fins lucrativos, formada por desenvolvedores, consultantes, analistas, universidades e grupos de pesquisa nas áreas de workflow e BPM Criou a Wf-XML e a XPDL - linguagem para definição de processos 17 O que é um Processo de Negócio? Um processo de negócio consiste de uma série de atividades relacionadas, as quais são realizadas para atingir um determinado objetivo de negócio Montagem de Automóveis Licenciamento Ambiental Organizações atingem seus objetivos, executando seus processos de negócio Aprovação de Documentos Tratamento de Câncer Análise Laboratorial Objetivos de negócio Produtividade Controle de Qualidade Lucro 18 9

10 Exemplo de Processo de Negócio Processo para solicitação de medicamentos c] Preencher prescrição a] Obter informação sobre paciente b] Calcular doses d] Notifica lab sob a produçãode um novo medicamento e] Enviar material para farmácia f] Checar medicamentos g] Farmácia produz medicamentos Estado de saúde do paciente altera Abortar produção dos medicamentos Exceções são situações inesperadas, as quais podem afetar a execução do processo, causando desvios no comportamento deste 19 Pesquisa em Processos de Healthcare e Homecare Quaisas Como causas, prover naturezade suporte tecnológico exceçõesemprocessosde efetivo para homecare e healthcare? processos de healthcare Como representarestasexceçõesemmodelosde Desenvolver processo? sistemas flexíveis que possam reagir a ambientes dinâmicos tais como no domínio de healthcare Como implementartaisexceçõesemferramentasde Suportar workflow? adaptabilidade conforme ambiente onde é executado THOM, L. H., REICHERT, M., IOCHPE, C. OLIVEIRA, J. P. Why Rigid Process Management Technology Hampers Computerized Support of Healthcare Processes. WIM - X Workshop de Informática Médica. Workshop do CSBC BH, Brasil

11 Gerenciamento de Processos de Negócio Org. A BPM Org. B Org. C Principais características Processo de Negócio pode ou não envolver humanos em sua execução A execução do processo pode ter sua execução distribuída em mais de uma organização Web Services são aplicação para a composição de processos dinâmicos Process-aware Information Systems - PAIS 21 Process-aware Information Systems - PAIS Process-Aware Information Systems são sistemas que executam processos operacionais, envolvendo pessoas, aplicativos e outras fontes de informação com base em um modelo de processo Tempo de Modelagem Lógica do Processo A lógica do processo é definida com base em elementos de processo (ex.: atividade, ator, papel, controles de fluxo) PAIS Tempo de Execução Código da Aplicação Orquestra a execução do processo com base na lógica definida e coordena a chamada de aplicações e recursos relevantes Modelo de Processo Weber, B.; Sadiq, S.; Reichert, M. Beyond Rigidity Dynamic Process Lyfecycle Support: A Survey on Dynamic Changes in Process-aware Information Systems. Em Computer Science Research and Development

12 Fundamentos de Workflow Workflow É a automatização de um processo de negócio, na qual, documentos, informações e/ou atividades são passados de um participante a outro, a fim de que sejam tomadas ações de acordo com um conjunto de regras e procedimentos (WfMC) Sistema de Gerenciamento de Workflow (WFMS) interpreta a definição do processo controla o andamento do processo de acordo com a definição do processo interage com os participantes invoca aplicativos externos 23 Fundamentos de Workflow Atividade Descrição de uma parte de trabalho, formando um passo lógico de um processo c] Preencher prescrição a] Obter informação sobre paciente b] Calcular doses d] Notifica lab sob a produçãode um novo medicamento e] Enviar material para farmácia f] Checar medicamentos g] Farmácia produz medicamentos 24 12

13 Fundamentos de Workflow Atividade Automática Uma atividade automática pode ser automatizada por um sistema de gerenciamento de workflow c] Preencher prescrição a] Obter informação sobre paciente b] Calcular doses d] Notifica lab sob a produçãode um novo medicamento e] Enviar material para farmácia f] Checar medicamentos g] Farmácia produz medicamentos 25 Fundamentos de Workflow Atividade Manual Uma atividade manual não suporta automatização computadorizada c] Preencher prescrição a] Obter informação sobre paciente b] Calcular doses d] Notifica lab sob a produçãode um novo medicamento e] Enviar material para farmácia f] Checar medicamentos g] Farmácia produz medicamentos 26 13

14 Papel Um papel é um grupo de atores ou participantes, os quais compartilham um conjunto específico de atributos, qualificações e/ou habilidades Médico c] Preencher prescrição a] Obter informação sobre paciente Enfermeira b] Calcular doses Químico d] Notifica lab sob a produçãode um novo medicamento e] Enviar material para farmácia Motorista f] Checar medicamentos Laboratorista g] Farmácia produz medicamentos Farmacêutico Sistema 27 Controle de Fluxo As atividades de um processo são conectadas por controles de fluxo Sequência AND-Split AND-Join Sequência Sequência c] Preencher prescrição a] Obter informação sobre paciente b] Calcular doses d] Notifica lab sob a produçãode um novo medicamento e] Enviar material para farmácia f] Checar medicamentos g] Farmácia produz medicamentos 28 14

15 Controles de Fluxo Sequencial A B Animação And-Split A And B Animação And-Join C B And D Animação C Controles de Fluxo Or-Split A OR B Animação C Or-Join B XOR D Animação C 15

16 Controles de Fluxo XOR-Split A XOR B Animação XOR-Join C B Animação XOR D C Ator Responsável pela execução de uma ou mais atividades Pedro c] Preencher prescrição a] Obter informação sobre paciente Amanda b] Calcular doses Eduarda d] Notifica lab sob a produçãode um novo medicamento e] Enviar material para farmácia Motorista f] Checar medicamentos Ivone g] Farmácia produz medicamentos Miguel Sistema 32 16

17 Principais Desafios em BPM e Workflow Aumentar a correção e qualidade na modelagem de processos Definir modelos de processo flexíveis, adaptáveis e aceitos pelos usuários Alinhar os interesses de vendedores, desenvolvedores e acadêmicos Aumentar o reuso de padrões de workflow na modelagem de processos Rosemann, Michael. Information Systems: Modeling, Development, and Integration, Lecture Notes in Business Information Processing, Volume 20. ISBN Springer Berlin Heidelberg, 2009, p Agenda Histórico da tecnologia de Workflow Conceitos básicos sobre BPM e Workflow Funcionalidades e áreas de atuação Ciclo de vida de um processo de negócio Introdução à Notação para Modelagem de Processos (BPMN) 34 17

18 Aplicabilidade Aplicações com base na ordenação e controle de atividades podem ser automatizadas por um sistema de workflow Exemplos Processos Industriais/ Manufatura BPM Workflow Ensino à Distância Processos de Homecare e Healthcare Pipeline 35 Funcionalidades Distribuição Dinâmica do Trabalho Atribuição de atividades aos participantes Manual, por um usuário administrador Automática, pelo próprio WfMS Acompanhamento do Trabalho Sistemas de workflow permitem consulta imediata ao status de cada instância do processo Invocação automática de aplicativos 36 18

19 Agenda Histórico da tecnologia de Workflow Conceitos básicos sobre BPM e Workflow Funcionalidades e áreas de atuação Ciclo de vida de um processo de negócio Introdução à Notação para Modelagem de Processos (BPMN) 37 Ciclo de Vida do Processo de Negócio Processo de negócio é traduzido para um modelo de processo em linguagem específica A modelagem é uma das etapas mais importantes do projeto de workflow Modelagem Modelo de processo é executado; exceções são identificadas e tratadas Projeto Execução Descrição do processo de negócio em alto nível de abstração Monitoramento Deadlocks, livelocks, assim como melhorias no processo podem ser identificadas Lucinéia H. Thom Minicurso SBSI 2012 São Paulo 38 19

20 Agenda Histórico da tecnologia de Workflow Conceitos básicos sobre BPM e Workflow Funcionalidades e áreas de atuação Ciclo de vida de um processo de negócio Introdução à Notação para Modelagem de Processos (BPMN) 39 O quê é BPMN? BPMN é uma Notação baseada em diagrama de fluxo para definição de processos BPMN permite um mecanismo para a geração de um processo executável (BPEL) a partir de um diagrama de processo A versão atual da BPMN está traduzida para pelo menos 10 idiomas Versão em Português Thom, Lucinéia H., Iochpe, C

21 Origens do BPMN O Instituto para Gerenciamento de Processos de Negócio BPMI, hoje parte do Object Management Group OMG, desenvolveu a BPML, uma linguagem baseada em XML. Mas reconheceu a demanda por uma notação gráfica para facilitar o uso BPML foi substituída por BPEL, linguagem de execução de processos BPMN foi criada em Hoje, 39 empresas mundiais adotam as linguagens BPMN e BPEL em seus Sistemas Gerenciadores de Workflow Fev Última versão da Business Process Modeling Notation (BPMN) -simbologia gráfica para representação de processos de negócio (site da OMG) 41 Diagrama de Processo de Negócio A BPMN especifica um único tipo de diagrama para representar processos O BPD Business Process Diagram 4 Características importantes do BPD: Fácil de usar na modelagem de processos Fácil de entender por usuários não técnicos Permite expressar processos complexos (grande poder de expressão ) Pode ser traduzido para uma linguagem de execução de processos (ex.: BPEL) 42 21

22 BPMN Set Reduzido Conjunto mínimo de elementos de modelagem (isto é, componentes do BPD) que deve ser oferecidos por qualquer ferramenta de edição BPMN Inclui 4 categorias chave Objetos de Fluxo Objetos de Conexão Raias Artefatos 43 BPMN Set Reduzido Objetos de Fluxo (Flow Objects) São os principais elementos gráficos para definição do comportamento do processo de negócio. Existem 3 tipos: Atividade Evento Gateway (elemento de roteamento) Conectores (Connectors) Conectam objetos de fluxo entre si, expressando dependências de execução entre eles (representam o fluxo de execução) Fluxo de Seqüência Fluxo de Mensagem Conexão de Associação 44 22

23 BPMN Set Reduzido Raias (Swimlanes) Representam participantes, ou seja, papéis organizacionais ou agentes (pessoas, programas ou máquinas), os quais participam da execução do processo de negócio Pool (em Português, piscina, tanque ou repositório ) Lane (em Português, faixa ) Artefatos (Artifacts) Componentes do modelo que representam informações adicionais sobre o processo. Existem 3 tipos de artefatos Objeto de Dados Grupo (em Português, agrupamento ) Anotação (Comentário) 45 BPMN Set Reduzido 46 23

24 Objetos de Fluxo: Atividades Uma Atividade é um trabalho que é realizado dentro do processo de negócio Uma Atividade pode ser de execução Atômica (tarefa) ou Não-Atômica (subprocesso) Uma atividade de qualquer tipo pode ser executada uma única vez ou executar múltiplas vezes em um laço definido internamente Atividade simples (Tarefa) Atividade Repetitiva com Laço definido internamente (Tarefa ou Subprocesso) Subprocesso Múltiplas Instâncias 47 Tarefa: Atividade Atômica Uma tarefa é uma atividade atômica e pode ser especializada de várias formas Marcas ou Ícones podem ser adicionados à Tarefa 48 24

25 Sub-processo Sub-processos permitem a modelagem hierárquica do processo Um Sub-processo é uma atividade composta que pode ser incluída dentro de um processo Dentro do Processo ( Pai ), o Sub-processo é visto como um único elemento de modelagem que tem um nome identificador e o símbolo do Elemento Sub-processo O Sub-processo é detalhado em um diagrama à parte ( Filho ) e pode conter Sub-processos e Tarefas 49 Exemplo de Sub-processo 50 25

26 Tipos de Conectores Arcos de Fluxo de Seqüência Utilizado para mostrar a ordem em que as atividades são executadas no processo Elemento de seqüência Arco de Fluxo de Mensagem Utilizado para exibir o fluxo de mensagens entre dois diferentes participantes (pools ou lanes) do processo que enviam e recebem as mensagens Elemento de mensagem Associação Utilizada para associar artefatos a objetos de fluxo. Associações mostram as entradas e saídas de atividades Elemento de associação 51 Exercícios Quais as principais restrições de um fluxo de sequência Um fluxo de sequência conecta atividades, eventos e gateways. Eles não podem cruzar a fronteira de um Pool ou de um subprocesso, mas podem cruzar Lanes dentro da mesma Pool. Quais as principais regras para conexão de fluxo de mensagens? Conectam atividades dispostas em Pool diferentes 52 26

27 Tipos de Artefatos Objeto de Dado Mecanismo para mostrar como dados são requisitados ou produzidos por atividades. Este artefato é conectado a atividades através de uma associação Grupo Utilizado para organizar, na parte de documentação ou análise. Não afeta a seqüência do fluxo Artefato de dado Artefato de grupo Anotação Usado para que o analista adicione informação ao diagrama BPMN Artefato de anotação 53 Objetos de Fluxo Evento Evento Um evento é um fenômeno de interesse do negócio Quando ocorre, o Evento afeta a execução do processo, podendo iniciá-lo, suspendê-lo ou terminá-lo O Evento pode ser disparado (triggered) por diferentes tipos de fenômeno e pode gerar uma ação em si próprio (result) Três tipos de evento Início Intermediário Final 54 27

28 Evento de Início: Marcações Permitidas Mensagem de Início Uma mensagem chega de um participante e inicia a execução do processo Cronômetro de Início Uma hora específica ou um ciclo (ex.: toda a segunda-feira às 10 horas) pode ser programado para iniciar o processo Regra de Início Dispara o processo quando as condições de uma regra pré-definida são satisfeitas (ex.: o valor de câmbio do Dolar supera a marca de Dois Reais) Eventos Múltiplos de Início Pode-se definir mais de um evento (de qualquer tipo acima) como um conjunto de fenômenos ligados a um evento início. O primeiro que ocorre dispara (trigger) o processo 55 Evento de Fim : Marcações Permitidas Mensagem de Fim Uma mensagem é gerada e enviada ao final da execução do processo Link de Fim Conecta o final de um processo ao início de outro Eventos Múltiplos de Fim Múltiplos eventos ocorrem simultaneamente ao final do processo (ex.: envio de diferentes mensagens, início de outro processo) Tratamento de Exceção de Fim Finaliza o processo e dispara um procedimento de tratamento de exceção (ex.: tratamento de erro), cujo ponto de início é um evento intermediário de exceção Compensação de Fim Finaliza o processo e dispara um evento de compensação (ex.:rollback), cujo ponto de início é um evento intermediário de compensação 56 28

29 Evento Intermediário: Marcações Permitidas Mensagem Uma mensagem chega e o processo continua sua execução Cronômetro Uma hora específica ou um ciclo (ex.: toda a segunda-feira às 10 horas) pode ser programado em meio ao fluxo normal ou na borda de uma atividade Regra de Negócio Ocorre em um ponto determinado do processo quando as condições de uma regra pré-definida são satisfeitas (ex.: o valor de câmbio do Dolar supera a marca de Dois Reais) Eventos Múltiplos de Início Pode-se definir mais de um evento (de qualquer tipo) como um conjunto de fenômenos ligados a um evento intermediário. O primeiro que ocorre, dispara (trigger) o evento 57 Evento Intermediário: Marcações Permitidas Link intermediário Um par de Links conecta um ponto de um fluxo de processo a um ponto de outro (ou do mesmo) fluxo de processo. Funciona como a combinação de Label com o comando GoTo das linguagens de programação Exceção Desvia o fluxo para um fluxo que não é o normal do processo. Usado para tratamento de exceções ou erros Compensação Desvia o fluxo normal do processo para um fluxo inverso (rollback) que desfaz o que o processo ou a atividade fez até o momento 58 29

30 Objetos de Fluxo: Timers Timers podem ser associados a eventos de início e intermediários Um timer associado ao início do processo permite que uma determinada instância seja criada em um período de tempo Timer associado à borda de um processo faz com que ele seja desviado, caso um evento ocorra 59 Objetos de Fluxo: Timers Timer no meio do processo, interligando duas atividades, funciona como um delay no processamento 60 30

31 Exercícios Desenhe um trecho de processo onde ocorre um delay antes de executar a próxima atividade Anunciar tópicos de discussão Aguarde 6 dias Enviar lembrando deadline para envio de tópicos 61 Objetos de Fluxo: Gateway Gateway ou Desvio Condicional Usado para controlar divergências e convergências no fluxo 62 31

32 Objeto de Fluxo: Gateway São pontos de decisão utilizados para controlar o fluxo das atividades 63 Gateways Inclusive (OR) Mais de um caminho possível MAIS DE UM caminho poderá ser escolhido Junção de caminhos 64 32

33 Gateways do tipo OR Indica que vários caminhos podem ser tomados, possibilitando que várias atividades sejam executadas em paralelo Indica que haverá uma bifurcação no processo e os dois caminhos serão executados em paralelo Para representar situações complexas ou confusas do fluxo. Por exemplo: Seguir 3 de 5 branches 65 Gateways Exclusive Data-Based (XOR) Mais de um caminho possível Apenas UM caminho será escolhido Junção de caminhos 66 33

34 Gateway Parallel (AND) Mecanismo de fork e sincronização de processos AND-Split AND-Join 67 Exercícios Qual a diferença entre entre o Exclusive Gateway e Inclusive Gateway? No exclusive Gateway (XOR), apenas um caminho ou rota de saída é escolhido. Já no Inclusive Gateway (OR), ao menos um caminho de saída deve ser escolhido. Desenho um trecho de um processo onde ocorre a sincronização entre dois fluxos paralelos Ordem de Compra Aceitar Pagamento 68 34

35 Swimlanes Mecanismo para organizar as atividades em categorias separadas visualmente Normalmente usadas para representar a estrutura da organização a que pertencem os participantes do processo (papéis, agentes humanos, aplicações e máquinas) Duas subcategorias Pool: Representa um participante em um processo Lane: É uma sub-partição dentro de um pool que se estende por toda a extensão do pool. São utilizados para organizar e categorizar atividades 69 Exercícios O que representam Pools em um processo Participantes em um digrama de processos, como uma entidade (Fedex, Correios, Serasa, SPC) ou um papel de negócio (vendedor, gerente) O que Lanes geralmente representam em um processo Podem representar subpartições para objetos em um Pool, departamentos de uma empresa ou qualquer outro tipo de agrupamento necessário para expressar o processo 70 35

36 Exemplos de Modelagem com BPMN (Processo de transporte de uma loja de hardware) Lucinéia H. Thom Minicurso SBSI 2012 São Paulo 71 Bibliografia [AAL 2002] Aalst, Wil van der; Hee, Kees van. Workflow Management: Models, Methods, and Systems. London: The MIT Press [ELL 80] ELLIS, C. A. Office Information Systems and Computer Science Computybg Surveys, Vol. 12, No. 1. [FIS 2001] FISCHER, L. Workflow Handbook. Lighthouse Point : Future Strategies, c p. : il. WESKE, M. Business Process Management: Concepts, Languages, Architectures. Springer-Verlang, [WMC 98] Workflow Management Coalition. Interface 1: Process Definition Interchange Process Model. Doc Number: TC-1016-M p. Workflow Research Notação para Modelagem de Processos 1.2 e 2.0 Disponível no site da OMG (www.omg.org) 72 36

37 Introdução ao Gerenciamento de Processos de Negócio e Inteligência Artificial na Bioinformática Minicurso do SBSI 2012 Obrigada! Dra. Lucinéia Heloisa Thom Pesquisadora de Pós-doutorado 37

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