Uma Abordagem para Melhoria de Workflow Baseada em Redes de Petri Estocásticas Generalizadas - PDF
Uma Abordagem para Melhoria de Workflow Baseada em Redes de Petri Estocásticas Generalizadas
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Kléber Leal Lagos
1 Universidade de Pernambuco Escola Politécnica de Pernambuco Departamento de Sistemas e Computação Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Computação César Augusto Lins de Oliveira Uma Abordagem para Melhoria de Workflow Baseada em Redes de Petri Estocásticas Generalizadas Dissertação de Mestrado Recife, 30 de maio de 2008
2 UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO DEPARTAMENTO DE SISTEMAS E COMPUTAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO CÉSAR AUGUSTO LINS DE OLIVEIRA Uma Abordagem para Melhoria de Workflow Baseada em Redes de Petri Estocásticas Generalizadas Dissertação apresentada como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia da Computação Prof. Dr. Ricardo Massa Ferreira Lima Orientador Recife, 30 de maio de 2008
3 CIP CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO César Augusto Lins de Oliveira, Uma Abordagem para Melhoria de Workflow Baseada em Redes de Petri Estocásticas Generalizadas / César Augusto Lins de Oliveira. Recife: da UPE, f.: il. PPGEC Dissertação (mestrado) Universidade de Pernambuco. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Computação, Recife, BR PE, Orientador: Ricardo Massa Ferreira Lima. 1. Workflow. 2. Melhoria de processos de negócio. 3. Modelos estocásticos. 4. Análise de desempenho. 5. Redes de Petri estocásticas generalizadas. I. Lima, Ricardo Massa Ferreira. II. Título.
4 You will remember the beginning of humankind. Our first parents were quick to get themselves into trouble. They were expelled from the garden of Eden. I understand that Adam took Eve s hand, and said: My dear, we are living in a time of transition. Stafford Beer 1992, World in Torment
5 Agradecimentos Agradeço a Deus por mais esta realização, por me permitir alcançar todos os meus objetivos e me dar forças para buscar cada vez mais. Obrigado aos meus pais, que me deram tudo para que pudesse realizar tudo aquilo que eu escolhi e a meu irmão por seu apoio e companhia permanentes. Obrigado a todos os meus colegas desta que foi a primeira turma de mestrado do Departamento. Enfrentamos juntos problemas e dificuldades que nos fortaleceram como profissionais e como pessoas. Obrigado a meu amigo, colega de graduação, Petrônio Braga, sempre companheiro em todos os momentos passados, presentes e futuros. A Henrique Mostaert, irmão por parte de orientador, que participou junto comigo de muitas aventuras e momentos cômicos ao longo deste mestrado. A Marcelo, Mário e Alexandre, pela divertida companhia e discussões sobre o mercado financeiro. Muito obrigado a Danilo e Renata, pelas conversas, caronas, almoços e outros muitos momentos divertidos que passamos juntos. A Ellen por sua agradável companhia e disposição por ajudar no que lhe estivesse ao alcance. A todos os outros, Diogo, George, Wesnaida, Renata, Lilian, Thyago, Bernardo e Anthony, por todos os momentos em que buscamos unidos por nossos objetivos. Muito obrigado a Ana Georgina, melhor secretária do Departamento, pela prestatividade, carinho e competência durante todo o tempo. Obrigado aos professores que lutam diariamente pelo curso e seus alunos, visando sempre o melhor. Especialmente, ao meu orientador, Ricardo Massa, por me apoiar desde a graduação, sempre confiando em minha capacidade, participando e dando o incentivo necessário para a conclusão deste trabalho. Aos meus amigos, colegas da graduação, Cleyton e Laura, que mesmo não seguindo o mesmo caminho na pós-graduação continuam presentes e participantes em todo o percurso deste trabalho. Obrigado também a Carolina Chiao, que forneceu materiais importantes para o desenvolvimento deste trabalho, ao Dr. Hajo Reijers, por sua disposição em auxiliar nesta pesquisa e por seus comentários valiosos, e aos membros da banca, Dr. Paulo Maciel e Dr. Adriano Lorena, pelas correções e sugestões essenciais. Por fim, meu agradecimento ao graduando Thiago André, que participou desde o início desta pesquisa, sempre tentando dar o máximo de si para contribuir com a realização de um trabalho relevante e de qualidade.
6 Sumário LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS vii LISTA DE FIGURAS ix LISTA DE TABELAS xi RESUMO xii ABSTRACT xiii 1 INTRODUÇÃO Motivação Busca por um Workflow Correto Busca por um Workflow Eficiente Objetivos Trabalhos Relacionados Contribuições Organização Deste Trabalho EVOLUÇÃO DA VISÃO PROCESSUAL Das Partes para o Todo Visão Sistêmica da Organização A Era do e-business Evolução do Entendimento da Empresa em Relação aos seus Processos GESTÃO DE PROCESSOS DE NEGÓCIO Cadeias de Valor Processos de Negócio Arquitetura de Processos Sistemas de Gestão de Processos Uso Atual da Gestão por Processos MELHORIA DE PROCESSOS DE NEGÓCIO Eficiência e Efetividade de um Processo Abordagens para Melhoria Metodologias para Melhoria Seis Sigma (6σ) Produção Enxuta (Lean Manufacturing) Fases de um Projeto de Melhoria Fase 1: Planejamento Fase 2: Modelagem e Análise
7 4.4.3 Fase 3: Redesenho/Melhoria Fase 4: Desenvolvimento Fase 5: Transição Boas Práticas para Melhoria de Processos MODELAGEM E ANÁLISE DE WORKFLOW Propósito da Modelagem de Processos Terminologia Estruturas de Controle de Fluxo Padrões de Workflow Notações de Workflow Diagrama de Atividade UML Business Process Modeling Notation Business Process Execution Language XML Process Definition Language Modelos Formais e Análise de Workflow Workflow Net Stochastic Workflow Net Resource-Extended Stochastic Workflow Net Time Workflow Net Multidimension Workflow Net Yet Another Workflow Language UM MODELO PARA AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE WORKFLOW Modelos Básicos Métricas Para os Modelos Básicos Composição de Sub-processos Seqüência Métricas Para a Seqüência Caminho Alternativo (XOR) Métricas Para o Caminho Alternativo Execução em Paralelo (AND) Métricas Para a Execução em Paralelo Iteração Métricas Para a Iteração Múltiplos Caminhos com Sincronização (OR) Métricas Para Múltiplos Caminhos com Sincronização Intercalamento Métricas Para o Intercalamento Eliminação de Sub-processos Modelos Avançados de Atividade Atividade Cancelável Múltiplas Instâncias sem Sincronização Múltiplas Instâncias com Conhecimento em Tempo de Projeto Atividade com Recurso Especialista e Generalista Tratamento de Exceções Atividade Cancelada por Timeout Determinístico com Procedimento de Recuperação
8 6.5 Avaliando o Modelo Propriedade Soundness Avaliação de Desempenho UMA METODOLOGIA PARA MELHORIA DE PROCESSOS Fase 1: Definição de Metas para o Processo Fase 2: Seleção de Métricas Fase 3: Modelagem e Avaliação do Workflow Fase 4: Analisando os Resultados Fase 5: Realizando Mudanças ESTUDOS DE CASO Estudo de Caso 1: Indústria de Coberturas Metálicas Aplicação da Metodologia Fase 1: Definição de Metas para o Processo Fase 2: Seleção de Métricas Fase 3: Modelagem e Avaliação do Workflow Fase 4: Analisando os Resultados Fase 5: Realizando Mudanças Estudo de Caso 2: Especialistas e Generalistas Conclusões CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS Trabalhos Futuros A EMBASAMENTO MATEMÁTICO A.1 Teoria da Probabilidade A.1.1 Definições A.1.2 Outras Definições e Axiomas A.2 Variáveis Aleatórias e Distribuições de Probabilidade A.3 Processos Estocásticos A.4 Cadeias de Markov A.5 Teoria das Filas A.6 Redes de Petri A.7 Outros Tipos de Redes de Petri A.8 Redes de Petri Estocásticas Generalizadas (GSPN) A.9 Análise da GSPN REFERÊNCIAS
9 Lista de Abreviaturas e Siglas BPI BPEL BPM BPMN BPMM BPMS BPR CEO CIO CMM CMMI ERP GSPN Business Process Improvement (Melhoria de Processos de Negócio) Business Process Execution Language Business Process Management (Gestão de Processos de Negócio) Business Process Modeling Notation Business Process Maturity Model Business Process Management System (Sistema de Gestão de Processos de Negócio) Business Process Redesign (Redesenho de Processos de Negócio) Chief Executive Officer Chief Information Officer Capability Maturity Model Capability Maturity Model Integration Enterprise Resource Planning Generalized Stochastic Petri Net (Rede de Petri Estocástica Generalizada) MWF-Net Multidimension Workflow Net OMG PMBoK SEI SOA SWN TI TPS TQM Object Management Group Project Management Body of Knowledge Software Engineering Institute Service-Oriented Architecture Stochastic Workflow Net Tecnologia da Informação Toyota Production System (Sistema Toyota de Produção) Total Quality Management (Gestão Pela Qualidade Total) TWF-Net Time Workflow Net UML XML XPDL Unified Modeling Language extensible Markup Language XML Process Definition Language
10 WfMC WfMS WF-Net YAWL Workflow Management Coalition Workflow Management System Workflow Net Yet Another Workflow Language
11 Lista de Figuras Figura 2.1: Empresa como Sistema Figura 3.1: Cadeia de valor genérica apresentada por Michael Porter Figura 3.2: Exemplo de processo em UML Figura 3.3: Funções do gerente responsável por um processo (Geary Rummler) 16 Figura 3.4: Ciclo de alinhamento da empresa (Paul Harmon) Figura 3.5: Fatores que influenciam na adoção da gestão e melhoria de processos 21 Figura 3.6: Realização de documentação e alinhamento de processos Figura 3.7: Utilização de métricas para acompanhar o desempenho dos processos da empresa Figura 5.1: Relacionamento entre os principais elementos de um Workflow.. 37 Figura 5.2: Elementos Básicos do Diagrama de Atividade Figura 5.3: Elementos básicos da WF-Net e sua rede de Petri equivalente.. 43 Figura 5.4: Exemplo de modelo WF-Net Figura 5.5: Notação para representação de gatilhos Figura 6.1: Modelo de Atividade em GSPN Figura 6.2: Sistema de Workflow mais simples Figura 6.3: Composição em seqüência (SEQ) Figura 6.4: Composição de caminhos alternativos (XOR) Figura 6.5: Composição em paralelo (AND) Figura 6.6: Composição iterativa (LOOP) Figura 6.7: Composição iterativa em grade com dois pontos de saída (GRID- LOOP) Figura 6.8: Composição de múltiplos caminhos com sincronização (OR) Figura 6.9: Composição de intercalamento (INTER) Figura 6.10: Modelo de Atividade Cancelável Figura 6.11: Atividade com Múltiplas Instâncias sem Sincronização Figura 6.12: Atividade com Múltiplas Instâncias com Conhecimento em Tempo de Projeto Figura 6.13: Atividade com Especialista/Generalista Figura 6.14: Atividade com Timeout e Processo de Recuperação Figura 6.15: Modelo de Corretude do Workflow Figura 8.1: Workflow abordado no estudo de caso Figura 8.2: Diagrama de composição do estudo de caso Figura 8.3: Modelo em GSPN do estudo de caso Figura 8.4: Workflow da empresa de software Figura 8.5: Modelo GSPN do segundo estudo de caso
12 Figura 8.6: Tempos de execução e custos Figura A.1: Exemplo de rede de Petri
13 Lista de Tabelas Tabela 3.1: Atividades com as quais as companhias estiveram ativas em Tabela 4.1: Estatísticas das fábricas GM e Toyota (1986) Tabela 6.1: Métricas para os modelos básicos Tabela 7.1: Modelo de documento de nomeclatura Tabela 7.2: Modelo de planilha de resultados Tabela 8.1: Métricas do estudo de caso Tabela 8.2: Histórico do estudo de caso (estimado) Tabela 8.3: Nomenclatura usada no estudo de caso Tabela 8.4: Taxas de chegada internas em cada Sub-processo Tabela 8.5: Cálculo do número mínimo de recursos em cada papel Tabela 8.6: Resultados da avaliação Tabela 8.7: Matriz de influência Tabela 8.8: Resultados da avaliação da versão PODERIA Tabela 8.9: Participantes de cada Atividade Tabela 8.10: Transições e delays de cada Atividade Tabela 8.11: Probabilidades nas estruturas alternativas Tabela 8.12: Resultados obtidos nas várias configurações
14 Resumo A Gestão de Processos de Negócio baseada em Workflow vem se tornando um importante recurso administrativo no contexto de médias e grandes empresas. Esta abordagem consiste na automatização dos processos empresariais através da implantação de sistemas de informação especializados, que têm por objetivo otimizar o fluxo de informações dentro da organização. A peça-chave nestes sistemas é o desenho do processo da empresa que se quer automatizar, chamado de Workflow. Um Workflow descreve todas as atividades que são executadas no processo, define seus participantes (os responsáveis por cada atividade), os dados que são transferidos entre eles e a ordem em que tais atividades devem ocorrer. Este trabalho tem foco na Melhoria de Workflow. Este tema aborda a busca por eficiência, produtividade e qualidade em processos de negócio. Esta tarefa deve ser realizada de forma objetiva, sistematizada e alinhada às metas estratégicas da organização. Um grande número de pesquisas propõem o uso de redes de Petri como método de análise qualitativa e quantitativa de Workflow, com o fim de oferecer apoio a projetos de melhoria. Este formalismo é amplamente usado para verificação e análise de desempenho de sistemas variados e apresenta características que fazem a sua aplicação em Workflow bastante natural. Apesar disso, se verificou que o uso de redes de Petri neste contexto ainda apresenta limitações e não está devidamente alinhado às preocupações enfrentadas na Gestão de Processos de Negócio. Poucos modelos abordam características realistas do Workflow e muitos deles não tiram proveito do potencial das redes de Petri. Neste trabalho, é apresentada uma metodologia para a aplicação de Redes de Petri Estocásticas Generalizadas (GSPN) em projetos de melhoria de Workflow. Os conceitos de Workflow são mapeados em estruturas modeladas em GSPN, fornecendo uma representação formal para Workflow que pode ser utilizada para a realização de análises qualitativas e de desempenho. Diversas características encontradas em processos reais são consideradas neste modelo, tais como disputa por recursos e controle de fluxo complexo entre atividades. Estas características não estão presentes em outros modelos relacionados. Além disso, a metodologia apresentada alinha este método aos conceitos e necessidades encontrados na Gestão de Processos, permitindo uma integração com o arcabouço conceitual desta área. A metodologia é utilizada na realização de dois estudos de caso que demonstram sua relevância do ponto de vista prático. Palavras-chave: Workflow, melhoria de processos de negócio, modelos estocásticos, análise de desempenho, redes de Petri estocásticas generalizadas.
15 An Approach for Workflow Improvement Based on Generalized Stochastic Petri Nets Abstract Workflow-based Business Process Management has become an important resource for medium-sized and large enterprises. This approach consists in the automation of business processes through the use of specialized information systems. Such systems have the purpose of optimizing the information flow inside an organization. The core of these systems is the design of the process to be automated, which is called Workflow. A Workflow describes every activity that is executed in the process, defines its participants, the data that is transferred between them and the order in which each activity must be carried on. This work focuses on Workflow Improvement. This subject involves the search for efficience, productivity and quality in business process. This task must be taken objectively, systematically and in alignment with strategic goals of the organization. Many researches propose the use of Petri nets as a method for qualitative and quantitative analysis of Workflow, with the aim of supporting improvement projects. This formalism is widely used for system verification and performance analysis in a variety of fields. Its characteristics make it naturally applicable for Workflow modeling. Nevertheless, it was observed that the use of Petri nets in this context still presents limitations and is not well aligned with concerns faced by Business Process Management. Few models approach Workflow realistically and many of them miss to take advantage of the potentiality of Petri nets. In this work, it is presented a methodology for applying Generalized Stochastic Petri Nets (GSPN) in Workflow improvement projects. Workflow concepts are mapped to structures modeled with GSPN. This provides a formal representation for Workflow that can be used to make qualitative and performance analysis. Several characteristics found in real processes are taken into consideration, such as resource dispute and complex flow-control between activities. These characteristics are not present in related models. Futhermore, the methodology proposed aligns this method with concepts and concerns of BPM, which allows a natural integration with the conceptual background of this field. The methodology is applied in two case studies, which demonstrate its relevance in a practical perspective. Keywords: workflow, business process improvement, stochastic models, performance analysis, generalized stochastic Petri nets.
16 Capítulo 1 Introdução A Melhoria de Workflow é um tópico em meio a uma vasta área do conhecimento, que se chama Gestão de Processos de Negócio (Business Process Management), ou BPM. Inicialmente, pode-se pensar que é um tema específico da ciência da Administração de Empresas, mas termos como processos e Workflow levantam a suspeita de que há algum relacionamento com a Ciência da Computação, embora qual seja esta relação não se faça evidente. Na verdade, pode-se incluir em BPM um grande número de ramos da ciência, tais como a Psicologia, Sociologia, Estatística, Tecnologia da Informação e Comunicação, Administração e Marketing. Todos estes possuem papel importante na resolução de problemas que envolvem a Gestão de Processos. Os avanços tecnológicos e a popularização da informática e da Internet transformaram a Tecnologia da Informação (TI) em um dos pilares da administração moderna. Os sistemas de informação ocupam todas as áreas da empresa e passaram a constituir o seu sistema nervoso, sem o qual nada mais pode funcionar. Por essa razão, a Gestão de Processos de Negócio tem sido o foco de inúmeras pesquisas na área da computação. Dentre as preocupações presentes em BPM, pode-se distinguir duas perspectivas para as quais a TI é aplicada: operacional: a Tecnologia da Informação é utilizada como ferramenta de apoio às operações da empresa, na realização das atividades básicas que garantem o seu funcionamento; gerencial: a Tecnologia da Informação é utilizada como ferramenta de apoio à tomada de decisões. Ela fornece meios através dos quais o gerente pode estudar, planejar e controlar o funcionamento da empresa. Para que se torne mais claro como estas tarefas são abordadas pela computação, é necessário que se entenda o conceito de processos de negócios. Um processo de negócio é uma visão funcional da empresa. Ao invés de estar preocupada com o quê a empresa faz, esta visão preocupa-se com como ela funciona. O processo descreve o conjunto de atividades que são realizadas para a produção do serviço ou produto oferecido pela empresa. Um Workflow, por sua vez, é uma representação do processo de tal forma que a coordenação entre atividades, participantes e aplicações é realizada por um sistema de informação, conhecido por Sistema de Gestão de Workflow (Workflow Management System) ou Sistema de Gestão de Processos de Negócio (Business Process
17 2 Management System) [zur02]. Através do Workflow, um processo é automatizado, de forma a fornecer apoio tanto no nível operacional quanto no nível gerencial. A Melhoria de Workflow, uma das preocupações da Melhoria de Processos de Negócio (Business Process Improvement), ou BPI, tem o objetivo de realizar mudanças no processo de forma a se reduzir os custos de sua execução e aumentar a qualidade de seus produtos. Um processo mais eficiente fornece maior lucratividade para a empresa. Este trabalho aborda o tema da Melhoria de Workflow sob o ponto de vista da Análise de Desempenho, aplicando neste cenário um método matemático conhecido por Redes de Petri Estocásticas Generalizadas (Generalized Stochastic Petri Nets) [MBea95], ou GSPN. Este método é amplamente estabelecido para a análise de desempenho de sistemas variados, incluindo sistemas de manufatura. Uma abordagem para o uso de GSPN na modelagem de Workflow é apresentada por A. Ferscha [Fer94]. Seu modelo, entretanto, não está atualizado com os conceitos que se estabeleceram na década de 90, de maneira que se torna difícil fazer um mapeamento com o cenário atual. 1.1 Motivação A melhoria de processos é a chave para a obtenção de vantagem competitiva no mercado. Grandes empresas, tais como a japonesa Toyota Motor Corporation, são líderes no seu mercado por manterem uma política de melhoria contínua de processos. Isto permite que elas possam produzir com maior eficiência e qualidade que seus concorrentes, aumentando sua margem de lucro e permitindo a prática de preços mais baixos e mais competitivos. Workflow é uma das metodologias mais comuns para automação e gestão de processos de negócio em todo o mundo. Esta abordagem consiste em manter modelos dos processos e fornecê-los a um Sistema de Gestão de Workflow, que é capaz de entendê-los, executá-los e monitorá-los Busca por um Workflow Correto Para que um modelo de Workflow possa ser utilizado, é necessário que se tenha certeza de que seu funcionamento lógico está de acordo com o que foi projetado. As notações comumente utilizadas para representação de Workflow não possuem semântica formal definida, o que não permite que este tipo de análise lógica seja realizada. As redes de Petri [Pet62], por outro lado, são um formalismo amplamente aplicado na verificação de corretude de sistemas. Diversas pesquisas demonstram a utilização de redes de Petri como método de análise de Workflow [AH02, AH03, LS00], sendo atualmente uma abordagem bem estabelecida para este tipo de verificação Busca por um Workflow Eficiente Uma preocupação também é dada ao aspecto da eficiência do processo. Evitar desperdícios e operações mal projetadas é essencial para se conseguir um processo eficiente e assegurar uma maior margem de lucro. Nesta questão, diversos fatores podem ter influência, tais como:
18 3 dependências entre as atividades; alocação dos recursos para cada função na empresa; tomada de decisões operacionais em tempo hábil; utilização de recursos físicos; transporte de documentos e produtos ao longo da organização. Uma vez que um processo tenha sido definido, é preciso estudá-lo a fim de se encontrar problemas relacionados a estas e outras questões, incluindo a detecção de gargalos no sistema e outras tarefas típicas da análise de desempenho. Como apoio a este tipo de estudo é comum a utilização de ferramentas de simulação de processos, que permitem ao usuário observar o provável comportamento do sistema quando em execução. Também existem pesquisas na utilização de redes de Petri na avaliação de desempenho de Workflow. Entretanto, não se observa uma metodologia para aplicação desta técnica no cenário encontrado em BPM na prática. Poucos trabalhos apresentam um mapeamento completo dos conceitos de Workflow nas redes de Petri. Além disso, existe a necessidade da utilização de técnicas auxiliares, como teoria das filas em alguns casos, para se obter parte dos resultados. A dificuldade imposta por estas técnicas e, principalmente, a falta de uma correspondência mais clara entre estes modelos e o cenário encontrado nas empresas faz com que elas acabem por nunca alcançar uma boa utilização prática. Isto não ocorre, por exemplo, com outras abordagens matemáticas que que são amplamente difundidas no meio empresarial, tais como a Seis Sigma [Pzy03]. A Seis Sigma envolve a utilização de métodos estatísticos para a melhoria de processos. Apesar de ter bases puramente matemáticas, assim como as redes de Petri, ela é definida por uma metodologia alinhada às preocupações atuais em BPM, o que faz a sua utilização mais popular neste contexto. As redes de Petri, em particular as redes de Petri estocásticas generalizadas (GSPN), apresentam diversas características interessantes para a avaliação de desempenho de Workflow, mas poucos trabalhos tiram proveito de todo o potencial desta técnica na criação de um modelo que possa ser mais fiel à prática. Estes problemas motivaram a concepção deste trabalho. 1.2 Objetivos O objetivo deste trabalho é a criação de uma metodologia para melhoria do Workflow utilizando modelos em redes de Petri estocásticas generalizadas (GSPN). Pode-se dividir este objetivo em duas partes: 1. criação de modelos em GSPN para representação dos conceitos de Workflow; 2. definição de uma metodologia de aplicação do modelo em acordo com as necessidades e preocupações da Gestão de Processos de Negócio. Os modelos propostos neste trabalho podem ser utilizados tanto para análise qualitativa (corretude lógica) do Workflow, quanto para avaliação de desempenho. Além disso, não é necessária a combinação de GSPN com outras técnicas para obtenção dos resultados.
19 4 1.3 Trabalhos Relacionados Redes de Petri têm sido aplicadas com sucesso para a modelagem e análise de processos de negócio há vários anos. Para análise qualitativa, existe o modelo WF-Net (Workflow-Net), proposto por van der Aalst [Aal98, AH02], que apresenta estruturas de atividades e controle de fluxo básicas para representação de Workflow. Estas são mapeadas em modelos em redes de Petri para permitir sua análise. Van der Aalst também apresenta uma definição para a corretude do Workflow, a qual chama de propriedade Soundness. O modelo que propomos neste trabalho permite realizar as mesmas análises presentes na WF-Net. O mesmo autor propôs, mais recentemente, um modelo conhecido como YAWL (Yet Another Workflow Language) [AH03], que é fruto de uma pesquisa em que ele e colegas identificaram um conjunto de padrões complexos de controle de fluxo encontrados em Workflows reais. Estes padrões não são diretamente representáveis por outras linguagens, inclusive redes de Petri. A linguagem YAWL foi proposta para preencher esta lacuna, permitindo analisar qualitativamente estes padrões. O modelo apresentado aqui considera também alguns destes padrões e permite, além da análise qualitativa, a análise de desempenho destas estruturas. Outro modelo de análise qualitativa, desta vez considerando restrições de tempo, é a TWF-Net (Time Workflow-Net) de Ling e Schmidt [LS00]. Esta rede adiciona restrições de tempo ao modelo de van der Aalst para possibilitar análises temporais de Workflow, como garantir que deadlines são cumpridos. Esta característica não é abordada pelo nosso modelo. Para análise de desempenho, Reijers propõe um modelo chamado SWNet (Stochastic Workflow Net) [Rei02], em que variáveis aleatórias discretas são utilizadas para representar tempos de execução de atividades. Este modelo permite a utilização de distribuições de probabilidade gerais para estes tempos e permite calcular uma variável resultante que determina o tempo de execução do Workflow. Seu modelo é uma variante das redes de Petri estocásticas. A SWNet não representa disputa por recursos. O modelo que propomos associa tempo a variáveis aleatórias exponenciais apenas, mas é possível adaptá-lo de maneira a permitir a representação de distribuições gerais. Além disso, restrições de recursos são representadas. Por outro lado, não fornecemos uma técnica para a obtenção das distribuições de probabilidade para estruturas compostas. Enquanto a SWNet não representa recursos, um outro modelo proposto por Reijers, chamado Resource-Extended SWNet [Rei02], adiciona esta capacidade, mas as regras para o cálculo das distribuições de probabilidade não são mais válidas para esta extensão. Os resultados são obtidos a partir de simulações. Nesta rede, recursos não são compartilhados entre diferentes atividades. O modelo proposto no nosso trabalho permite a representação de recursos limitados e compartilhados entre atividades, oferecendo resultados também através de simulação. Outros modelos permitem a associação de tempos e recursos através da combinação de técnicas e algoritmos auxiliares. O modelo MWF-Net (Multidimension Workflow Net), proposto por JianQiang [LFZ04a] tem essa característica. O modelo que propomos não necessita de outras técnicas, sendo baseado unicamente nas GSPN. Estes trabalhos serão melhor detalhados no Cap. 5.
20 5 1.4 Contribuições Uma das preocupações neste trabalho foi tornar a GSPN um método formal que envolve processos estocásticos e que apresenta um certo grau de complexidade verdadeiramente aplicável no cenário da Gestão de Processos de Negócio. Para tanto, foi desenvolvida uma metodologia clara e em total acordo com os conceitos, preocupações e necessidades encontrados no estado da arte deste tema. Este trabalho é, portanto, também uma ponte entre o mundo dos negócios e o conhecimento acadêmico que constitui a avaliação de desempenho. Além disso, algumas características na análise de Workflow que não haviam ainda sido abordadas por outras técnicas relacionadas são levadas em consideração, trazendo contribuições para as pesquisas nesta área. Pode-se ressaltar as seguintes contribuições deste trabalho: proposta de um modelo para avaliação qualitativa e quantitativa de Workflow utilizando GSPN, sem necessidade do complemento de outras técnicas; consideração de restrições de recurso que não haviam sido abordadas ainda em trabalhos relacionados; apresentação de modelos para padrões complexos de controle de fluxo; apresentação de fórmulas analíticas para algumas métricas importantes, tais como a quantidade mínima de recursos necessários no sistema; definição de uma metodologia para aplicação do modelo no contexto da Gestão de Processos de Negócio. 1.5 Organização Deste Trabalho Este trabalho é organizado da seguinte maneira: No Capítulo 2, descrevemos a evolução da visão das organizações em termos de processos ao longo da história. Também apresentamos qual o caminho que pode ser percorrido por uma organização para alcançar uma maturidade no entendimento de seus processos, através de uma breve apresentação do modelo de maturidade BPMM (Business Process Maturity Model). No Capítulo 3, descrevemos os conceitos e práticas que caracterizam a Gestão de Processos de Negócio. Ao final, são apresentados os resultados de um survey que avalia o cenário atual de BPM no mundo. No Capítulo 4, abordamos o tema da Melhoria de Processos de Negócio. Os principais conceitos e metodologias são discutidos. No Capítulo 5 é feito um levantamento da terminologia e notações utilizados na representação de Workflow. Os principais trabalhos relacionados em modelagem e análise de Workflow são descritos. No Capítulo 6, apresentamos nossa abordagem para modelagem e análise de Workflow utilizando GSPN. São descritos modelos básicos, regras de composição, cálculo de métricas e métodos para análise qualitativa e quantitativa do modelo. No Capítulo 7, definimos uma metodologia para a utilização do modelo proposto na realização de projetos de Melhoria de Processos de Negócio.