Com o intuito de tornarem-se mais eficientes, muitas organizações -- empresas, órgãos governamentais, centros de pesquisa, etc. -- optam pela utilização de ferramentas de software para apoiar a realização de seus processos. Uma opção que vem se tornando cada vez mais popular é a utilização de sistemas de Gestão de Processos de Negócio (GPN), que são ferramentas genéricas, ou seja, não são específicas a nenhuma organização, altamente configuráveis e ajustáveis às necessidades dos objetos de atuação de cada organização. Uma das principais responsabilidades de um sistema de GPN é prover mecanismos de tratamento de exceções à execução de instâncias de processos de negócio. Exceções, se forem ignoradas ou se não forem corretamente tratadas, podem causar o aborto da execução de instâncias e, dependendo da gravidade da situação, podem causar falhas em sistemas de GPN ou até mesmo em sistemas subjacentes (sistema operacional, sistema gerenciador de banco de dados, etc.). Sendo assim, mecanismos de tratamento de exceções têm por objetivo resolver a situação excepcional ou conter seus efeitos colaterais garantindo, ao menos, uma degradação controlada (graceful degradation) do sistema. Neste trabalho, estudamos algumas das principais deficiências de modelos atuais de tratamento de exceções, no contexto de sistemas de GPN, e apresentamos soluções baseadas em Modelos Transacionais Avançados para contorná-las. Isso é feito por meio do aprimoramento dos mecanismos de tratamento de exceções da abordagem de modelagem e gerenciamento de execução de processos de negócio WED-flow. Por fim, estendemos a ferramenta WED-tool, uma implementação da abordagem WED-flow, através do desenvolvimento de seu gerenciador de recuperação de falhas. / With the aim of becoming more efficient, many organizations -- companies, governmental entities, research centers, etc -- choose to use software tools for supporting the accomplishment of its processes. An option that becomes more popular is the usage of Business Process Management Systems (BPM), which are generic tools, that is, not specific to any organization and highly configurable to the domain needs of any organization. One of the main responsibilities of BPM Systems is to provide exception handling mechanisms for the execution of business process instances. Exceptions, if ignored or incorrectly handled, may induce the abortion of instance executions and, depending on the gravity of the situation, induce failures on BPM Systems or even on subjacent systems (operational system, database management systems, etc.). Thus, exception handling mechanisms aim to solve the exceptional situation or stopping its collateral effects by ensuring, at least, a graceful degradation to the system. In this work, we study some of the main deficiencies of present exception handling models -- in the context of BPM Systems -- and present solutions based on Advanced Transaction Models to bypass them. We do this through the improvement of exception handling mechanisms from WED-flow, a business process modelling and instance execution managing approach. Lastly, we extend the WED-tool, an implementation of WED-flow approach, through the development of its failure recovery manager.

Com o intuito de tornarem-se mais eficientes, muitas organizações -- empresas, órgãos governamentais, centros de pesquisa, etc. -- optam pela utilização de ferramentas de software para apoiar a realização de seus processos. Uma opção que vem se tornando cada vez mais popular é a utilização de sistemas de Gestão de Processos de Negócio (GPN), que são ferramentas genéricas, ou seja, não são específicas a nenhuma organização, altamente configuráveis e ajustáveis às necessidades dos objetos de atuação de cada organização. Uma das principais responsabilidades de um sistema de GPN é prover mecanismos de tratamento de exceções à execução de instâncias de processos de negócio. Exceções, se forem ignoradas ou se não forem corretamente tratadas, podem causar o aborto da execução de instâncias e, dependendo da gravidade da situação, podem causar falhas em sistemas de GPN ou até mesmo em sistemas subjacentes (sistema operacional, sistema gerenciador de banco de dados, etc.). Sendo assim, mecanismos de tratamento de exceções têm por objetivo resolver a situação excepcional ou conter seus efeitos colaterais garantindo, ao menos, uma degradação controlada (graceful degradation) do sistema. Neste trabalho, estudamos algumas das principais deficiências de modelos atuais de tratamento de exceções, no contexto de sistemas de GPN, e apresentamos soluções baseadas em Modelos Transacionais Avançados para contorná-las. Isso é feito por meio do aprimoramento dos mecanismos de tratamento de exceções da abordagem de modelagem e gerenciamento de execução de processos de negócio WED-flow. Por fim, estendemos a ferramenta WED-tool, uma implementação da abordagem WED-flow, através do desenvolvimento de seu gerenciador de recuperação de falhas. / With the aim of becoming more efficient, many organizations -- companies, governmental entities, research centers, etc -- choose to use software tools for supporting the accomplishment of its processes. An option that becomes more popular is the usage of Business Process Management Systems (BPM), which are generic tools, that is, not specific to any organization and highly configurable to the domain needs of any organization. One of the main responsibilities of BPM Systems is to provide exception handling mechanisms for the execution of business process instances. Exceptions, if ignored or incorrectly handled, may induce the abortion of instance executions and, depending on the gravity of the situation, induce failures on BPM Systems or even on subjacent systems (operational system, database management systems, etc.). Thus, exception handling mechanisms aim to solve the exceptional situation or stopping its collateral effects by ensuring, at least, a graceful degradation to the system. In this work, we study some of the main deficiencies of present exception handling models -- in the context of BPM Systems -- and present solutions based on Advanced Transaction Models to bypass them. We do this through the improvement of exception handling mechanisms from WED-flow, a business process modelling and instance execution managing approach. Lastly, we extend the WED-tool, an implementation of WED-flow approach, through the development of its failure recovery manager.

Funcionalidades de software expostas como serviços Web são cada vez mais comuns e suas formas de composição e coordenação são cada vez mais imprescindíveis. Orquestração e coreografia, tradicionais abordagens de composição de serviços Web, são providas por ferramentas voltadas ao gerenciamento de processos de negócio com diferentes enfoques. Apesar do sucesso dessas abordagens, existem ainda desafios a serem superados, tais como a dificuldade de manutenção em fluxos de controle já existentes, o custo de comunicação associado às interações com os serviços Web, o conhecimento do processo de negócio por parte dos serviços e ainda a compatibilidade dos mesmos em uma composição. Como alternativa às abordagens tradicionais, esta dissertação propõe o uso da abordagem WED-flow para composição de serviços Web, de modo que a execução de processos de negócio seja orientada pelas alterações do estado dos dados. Na abordagem proposta, o fluxo de controle não é um requisito, mas sim uma consequência da execução dos serviços Web, o que proporciona maior flexibilidade para o desenvolvimento e a manutenção das aplicações. Mais concretamente, a primeira contribuição deste trabalho é a proposição e a avaliação de cenários possíveis de orquestração e coreografia de acordo com critérios pré-definidos. A segunda contribuição é a implementação da abordagem WED-flow para a composição de serviços Web, bem como sua validação prática e sua avaliação em relação aos cenários de coreografia e orquestração. / Features of software exposed as Web services are becoming more common and their forms of composition and coordination are increasingly essential. Orchestration and choreography, traditional approaches for Web service compositions, are provided by tools that manage business processes with different approaches. Despite the success of these approaches, there are still challenges to be overcome such as the difficulty of maintaining flows in existing control, the communication cost associated with Web service interactions, knowledge of the business process by the services and even their compatibility in service compositions. As an alternative to traditional approaches, this paper proposes the use of WED-flow approach for Web services composition, so that the execution of business processes is driven by changes in data states. In our approach, the control flow is not a requirement but a consequence of the Web service execution, which provides greater flexibility for the development and maintenance of applications. More specifically, the first contribution of this work is to propose and evaluate possible scenarios of orchestration and choreography according to predefined criteria. The second contribution of this work is the implementation of WED-flow approach for Web service compositions, as well as its validation in the choreography and orchestration scenarios.

Atualmente, diversas empresas e organizações estão cada vez mais empreendendo esforços para transformar rapidamente as suas potenciais ideias em produtos e serviços. Esses esforços também têm estimulado a evolução dos sistemas de informação que passaram a ser apoiados por modelos de alto nível de abstração para descrever a lógica do processo. Neste contexto, destaca-se o sucesso dos Sistemas de Informação cientes de Processos (PAIS, do inglês Process-Aware Information Systems) para o gerenciamento de processos de negócios e automação de processos científicos de larga escala (e-Science). Grande parte do sucesso dos PAIS é devido à capacidade de prover funcionalidades genéricas para modelagem, execução e monitoramento dos processos. Essas características são bem-sucedidas quando os modelos de processos têm um caminho bem-comportado no sentido de atingir os seus objetivos. No entanto, situações anômalas que desviam a execução desse caminho bem-comportado ainda representam um significativo desafio para os PAIS. Por causa dos vários tipos de falhas que desviam a execução do comportamento esperado, prover uma execução robusta e confiável é uma tarefa complexa para os atuais PAIS, uma vez que nem todas as situações de falha podem ser eficientemente descritas dentro da estrutura do fluxo tradicional. Como consequência, o tratamento de tais situações geralmente envolve intervenções manuais nos sistemas por operadores humanos, o que resulta em custos adicionais e significativos para as empresas. Neste trabalho é introduzido um método de composição para recuperação ciente de custos e benefícios que é capaz de encontrar e seguir caminhos alternativos que reduzam os prejuízos financeiros do tratamento de exceções. Do ponto de vista prático, esse método provê o tratamento de exceção automatizado e otimizado ao calcular os custos e benefícios de cada caminho de recuperação e escolher o caminho com a melhor relação custo-benefício disponível. Mais especificamente, o método de recuperação proposto estende a abordagem WED-flow (Workflow, Event processing and Data-flow) para permitir a composição ciente de custos e benefícios de passos de recuperação transacionais backward e forward. Por fim, os experimentos mostram que esse método de recuperação pode ser adequadamente incorporado para manipular exceções em uma ampla variedade de processos. / Nowadays, many corporations and organizations are increasingly making efforts to transform quickly and effectively their potential ideas into products and services. These efforts have also stimulated the evolution of information systems that are now supported by higher-level abstract models to describe the process logic. In this context, several sophisticated Process-Aware Information Systems (PAIS) have successfully been proposed for managing business processes and automating large-scale scientific (e-Science) processes. Much of this success is due to their ability to provide generic functionality for modeling, execution and monitoring processes. These functionalities work well when process models have a well-behaved path towards achieving their objectives. However, anomalous situations that fall outside of the well-behaved execution path still pose a significant challenge to PAIS. Because of the many types of failures that may deviate execution away from expected behaviors, provision of robust and reliable execution is a complex task for current PAIS, since not all failure situations can be efficiently modeled within the traditional flow structure. As a consequence, the treatment for such situations usually involves interventions in systems by human operators, which result in significant additional cost for businesses. In this work, we introduce a cost/benefit-aware recovery composition method that is able to find and follow alternative paths to reduce the financial side effects of exception handling. From a practical point of view, this method provides the automated and optimized exception handling, by calculating the cost and benefits of each recovery path, and choosing the recovery path with the best cost/benefits available. More specifically, our recovery method extends the WED-flow (Workflow, Event processing and Data-flow) approach for enabling cost/benefit-aware composition of forward and/or backward transactional recovery steps. Finally, the experiments point out that this recovery method can be suitably incorporated into exception handling within a wide variety of processes.

Atualmente, diversas empresas e organizações estão cada vez mais empreendendo esforços para transformar rapidamente as suas potenciais ideias em produtos e serviços. Esses esforços também têm estimulado a evolução dos sistemas de informação que passaram a ser apoiados por modelos de alto nível de abstração para descrever a lógica do processo. Neste contexto, destaca-se o sucesso dos Sistemas de Informação cientes de Processos (PAIS, do inglês Process-Aware Information Systems) para o gerenciamento de processos de negócios e automação de processos científicos de larga escala (e-Science). Grande parte do sucesso dos PAIS é devido à capacidade de prover funcionalidades genéricas para modelagem, execução e monitoramento dos processos. Essas características são bem-sucedidas quando os modelos de processos têm um caminho bem-comportado no sentido de atingir os seus objetivos. No entanto, situações anômalas que desviam a execução desse caminho bem-comportado ainda representam um significativo desafio para os PAIS. Por causa dos vários tipos de falhas que desviam a execução do comportamento esperado, prover uma execução robusta e confiável é uma tarefa complexa para os atuais PAIS, uma vez que nem todas as situações de falha podem ser eficientemente descritas dentro da estrutura do fluxo tradicional. Como consequência, o tratamento de tais situações geralmente envolve intervenções manuais nos sistemas por operadores humanos, o que resulta em custos adicionais e significativos para as empresas. Neste trabalho é introduzido um método de composição para recuperação ciente de custos e benefícios que é capaz de encontrar e seguir caminhos alternativos que reduzam os prejuízos financeiros do tratamento de exceções. Do ponto de vista prático, esse método provê o tratamento de exceção automatizado e otimizado ao calcular os custos e benefícios de cada caminho de recuperação e escolher o caminho com a melhor relação custo-benefício disponível. Mais especificamente, o método de recuperação proposto estende a abordagem WED-flow (Workflow, Event processing and Data-flow) para permitir a composição ciente de custos e benefícios de passos de recuperação transacionais backward e forward. Por fim, os experimentos mostram que esse método de recuperação pode ser adequadamente incorporado para manipular exceções em uma ampla variedade de processos. / Nowadays, many corporations and organizations are increasingly making efforts to transform quickly and effectively their potential ideas into products and services. These efforts have also stimulated the evolution of information systems that are now supported by higher-level abstract models to describe the process logic. In this context, several sophisticated Process-Aware Information Systems (PAIS) have successfully been proposed for managing business processes and automating large-scale scientific (e-Science) processes. Much of this success is due to their ability to provide generic functionality for modeling, execution and monitoring processes. These functionalities work well when process models have a well-behaved path towards achieving their objectives. However, anomalous situations that fall outside of the well-behaved execution path still pose a significant challenge to PAIS. Because of the many types of failures that may deviate execution away from expected behaviors, provision of robust and reliable execution is a complex task for current PAIS, since not all failure situations can be efficiently modeled within the traditional flow structure. As a consequence, the treatment for such situations usually involves interventions in systems by human operators, which result in significant additional cost for businesses. In this work, we introduce a cost/benefit-aware recovery composition method that is able to find and follow alternative paths to reduce the financial side effects of exception handling. From a practical point of view, this method provides the automated and optimized exception handling, by calculating the cost and benefits of each recovery path, and choosing the recovery path with the best cost/benefits available. More specifically, our recovery method extends the WED-flow (Workflow, Event processing and Data-flow) approach for enabling cost/benefit-aware composition of forward and/or backward transactional recovery steps. Finally, the experiments point out that this recovery method can be suitably incorporated into exception handling within a wide variety of processes.

Funcionalidades de software expostas como serviços Web são cada vez mais comuns e suas formas de composição e coordenação são cada vez mais imprescindíveis. Orquestração e coreografia, tradicionais abordagens de composição de serviços Web, são providas por ferramentas voltadas ao gerenciamento de processos de negócio com diferentes enfoques. Apesar do sucesso dessas abordagens, existem ainda desafios a serem superados, tais como a dificuldade de manutenção em fluxos de controle já existentes, o custo de comunicação associado às interações com os serviços Web, o conhecimento do processo de negócio por parte dos serviços e ainda a compatibilidade dos mesmos em uma composição. Como alternativa às abordagens tradicionais, esta dissertação propõe o uso da abordagem WED-flow para composição de serviços Web, de modo que a execução de processos de negócio seja orientada pelas alterações do estado dos dados. Na abordagem proposta, o fluxo de controle não é um requisito, mas sim uma consequência da execução dos serviços Web, o que proporciona maior flexibilidade para o desenvolvimento e a manutenção das aplicações. Mais concretamente, a primeira contribuição deste trabalho é a proposição e a avaliação de cenários possíveis de orquestração e coreografia de acordo com critérios pré-definidos. A segunda contribuição é a implementação da abordagem WED-flow para a composição de serviços Web, bem como sua validação prática e sua avaliação em relação aos cenários de coreografia e orquestração. / Features of software exposed as Web services are becoming more common and their forms of composition and coordination are increasingly essential. Orchestration and choreography, traditional approaches for Web service compositions, are provided by tools that manage business processes with different approaches. Despite the success of these approaches, there are still challenges to be overcome such as the difficulty of maintaining flows in existing control, the communication cost associated with Web service interactions, knowledge of the business process by the services and even their compatibility in service compositions. As an alternative to traditional approaches, this paper proposes the use of WED-flow approach for Web services composition, so that the execution of business processes is driven by changes in data states. In our approach, the control flow is not a requirement but a consequence of the Web service execution, which provides greater flexibility for the development and maintenance of applications. More specifically, the first contribution of this work is to propose and evaluate possible scenarios of orchestration and choreography according to predefined criteria. The second contribution of this work is the implementation of WED-flow approach for Web service compositions, as well as its validation in the choreography and orchestration scenarios.