Dissertação
A bottom up approach for modeling business process using time Petri nets
Registro en:
RAMOS, Danillo Siqueira. A bottom up approach for modeling business process using time Petri nets. 2022. 91 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2022.
Autor
Ramos, Danillo Siqueira
Institución
Resumen
A UML é considerada uma linguagem de modelagem padrão de fato, oferecendo uma variedade
de diagramas que fornecem aos engenheiros uma visão detalhada de vários aspectos do software
modelado. Com a UML é possível modelar processos de negócios, modelos de dados, casos de
uso, atividades, cenários de usos, entre outros, fornecendo um alto nível de abstração. Apesar
de oferecer variados tipos de diagramas, a UML não está livre de inconsistências semânticas,
ambiguidades ou notações impróprias. Tais problemas acabam criando interpretações equivocadas
dos diagramas UML, as quais se tornam obstáculos na construção de um software confiável e
adoção de uma arquitetura que seja adequada ao projeto. Uma forma de mitigar essas lacunas da
UML é o uso de métodos formais, como as Redes de Petri, na modelagem de sistemas. Utilizar
métodos formais permite, entre outras vantagens, simular o comportamento do sistema modelado
e analisar suas propriedades. O uso de métodos formais auxilia na escolha de componentes
arquiteturais adequados ao software, os quais atendem as suas necessidades de forma satisfatória.
Nesta dissertação, o método formal usado para desenvolver os modelos são as Redes de Petri
Temporais. Para modelar uma visão geral do sistema, foram elaborados modelos menores de
forma a representar cada detalhe do sistema, os quais foram unidos posteriormente utilizando
uma abordagem bottom-up. Para investigar qual o tipo de Rede de Petri com tempo é mais
adequada e mais utilizada, um mapeamento sistemático da literatura foi realizado sobre o estado
da arte sobre Redes de Petri com tempo nas últimas duas décadas (2001-2021), no qual ficou
constatado que as Redes de Petri com tempo associado às transições são as mais utilizadas. Após
esta investigação, um estudo de caso foi realizado para verificar o comportamento e analisar
as propriedades dos modelos em Redes de Petri com tempo associados às transições em uma
arquitetura de microserviços. Os Diagramas de Atividades e Diagramas de Casos de Uso do
Sistema de Gerenciamento Eletrônico de Documentos foram transcritos em diagramas em Redes
de Petri com tempo associado às suas transições. O sistema utiliza a arquitetura de microserviços,
na qual pequenos serviços são implementados e executam uma única tarefa, se comunicando entre
si por meio de mensagens assíncronas. Dos modelos transcritos, foram analisadas as propriedades
e o comportamento da arquitetura de microserviços modelada em Redes de Petri Temporais foi
verificado. Também foi possível observar problemas de temporização do software e identificar
gargalos, o que auxiliou na escolha de componentes arquiteturais adequados ao software. UML is considered a de facto standard software modeling language, offering a wide range of
diagrams that provide engineers with a detailed view of various aspects of the modeled software.
With the UML, it is possible to model business processes, data models, use cases, activities,
scenarios, among others, providing a high level of abstraction. Despite offering many types of
diagrams, UML is not free from semantic inconsistencies, ambiguities, or inappropriate notations.
Such problems end up creating misinterpretations of UML diagrams, becoming obstacles in the
construction of reliable software and adoption of an architecture that is suitable for the project.
One way to mitigate these gaps left by the UML is the use of formal methods, such as Petri Nets,
for modeling systems. Using formal methods allows, among other advantages, to simulate the
behavior of the modeled system and analyze its properties. In addition, the use of formal methods
helps in choosing the appropriate architectural components for the software, which satisfactorily
meet the systems needs. In this dissertation, the formal method used to develop the models is
the Time Petri Nets. For modeling an overview of the system, smaller models representing each
microservice were modeled, and later joined using a bottom-up approach. To investigate in the
literature which is the most used and most suitable type of Time Petri Nets, a systematic mapping
was carried out on the state of the art of the last two decades (2001-2021), in which it was found
that Petri Nets with time associated with its transitions are the most used. After the investigation,
an industry case study was conducted in order to verify the behavior and analyze the properties
of the models in Petri Nets with time associated with transitions on a microservices architecture.
Activity diagrams and UML Use Cases of the Electronic Document Management System were
transcribed to diagrams in Petri Nets with time associated with their transitions. The system uses
the microservices architecture, in which small services are implemented that perform a single
task and communicate with each other through asynchronous messages. Given the transcribed
models, their properties were analyzed and microservices behavior modeled in Time Petri Nets
was verified. In addition, it was also possible to observe software timing problems and identify
bottlenecks, which helped in the choice of appropriate architectural components for the software. São Cristóvão