Campusplan

campusplan_image

You can find us here.




Contextualized Business Rule Repositories: Business Rule Organization Through Contexts

Author: F. Burgstaller
PhD Thesis: PT1901 (2019)
Resources: Copy


Abstract:

Abstract

Today’s businesses face an increasing number, complexity, and variability of business rules. Business rules, including the business vocabulary they rely on, mostly apply in specific situations or contexts only, that is, they have a scope limiting their validity. Hence, a business rule organization enabling effective and efficient maintenance, search, and execution of business rules along their contexts is vital to businesses.

Many research fields employ contexts to manage, organize, and reason about knowledge. A context comprises context knowledge, defining a scope, and contextualized knowledge, applying within the scope. Organizing knowledge by contexts facilitates faster knowledge entering and reasoning, reduced knowledge redundancy by organizing contexts in hierarchies, and easier browsing. However, current business rule management systems do not utilize contexts to organize business rules.

We propose Contextualized Business Rule Repositories (CBRs), organizing business rules along their context of application. We introduce the generic CBR model which can be instantiated multi-level: for a specific domain, e.g., the aeronautical domain, and for a concrete application, e.g., ranking of aeronautical messages. Instantiated CBR models, realized in CBRs, explicitly define the application contexts of business rules. This enables, in addition to the benefits of contexts stated above, increased business rule readability and faster business rule execution. To enable effective and efficient business rule maintenance in CBRs, we introduce modification operations for CBR models as well as CBR roles enabling effective separation of tasks and responsibilities. A subset of our modification operations is designed to ensure that CBRs remain consistent. We describe how our proposed modification operations and CBR roles support business rule management in CBRs.

We investigate a generic approach to rule set inheritance to foster reuse and to simplify adaptation of rule sets. Building on rule modules, i.e., rule sets with input and output schema, we precisely define inheritance of rule modules by incremental modification in multi-inheritance hierarchies. To prevent uncontrolled proliferation of modifications, we introduce modification restrictions which flexibly regulate the extent of modification. We integrate our approach to rule module inheritance into the generic CBR model resulting in the generic Extended CBR with Rule Modules (ECBR) model. To this end, we identify challenges arising from such an integration and discuss how we address these challenges in the generic ECBR model. Furthermore, we touch upon considerations for realizing instantiated ECBR models in ECBRs.

We demonstrate CBRs and their advantages by applying them to the real-world use case SemNOTAM addressing classification of aeronautical messages. Furthermore, we provide several proof-of-concept prototypes as well as a performance comparison with non-contextualized repositories. Regarding modification operations we show how CBRs ease maintenance of business rules compared to non-contextualized repositories. Concerning rule set inheritance we supply a proof-of-concept prototype employing Vadalog, an implementation of Warded Datalog± . To demonstrate ECBRs and their benefits, we instantiate the generic ECBR model for two real-world use cases, namely, SemNOTAM and financial services in a large US tech-company.

Zusammenfassung

Heutige Unternehmen sind mit einer stetig steigenden Anzahl, Komplexität und Variabilität von Geschäftsregeln konfrontiert. Diese Geschäftsregeln, inklusive deren zugrunde liegendes Geschäftsvokabular, gelten meist nur in bestimmten Situationen oder Kontexten – sie haben einen eingeschränkten Anwendungsbereich. Folglich ist eine Organisationform für Geschäftsregeln, die eine effektive und effiziente Wartung, Suche und Ausführung von Geschäftsregeln hinsichtlich ihrer Anwendungsbereiche ermöglicht, essentiell für Unternehmen.

Viele Forschungsgebiete nutzen Kontexte um Wissen zu managen, zu organisieren und zu schlussfolgern. Ein Kontext besteht aus Kontextwissen, das einen Anwendungsbereich definiert, und kontextualisiertem Wissen, das in dem Anwendungsbereich gilt. Die Organisation von Wissen anhand von Kontexten ermöglicht schnellere Wissenserfassung, schnelleres automatisiertes Schlussfolgern, die Reduktion von redundantem Wissen durch Kontexthierarchien, und einfacheres Browsen. Trotz dieser Vorteile nutzen derzeitige Geschäftsregelmanagementsysteme Kontexte nicht zur Organisation von Geschäftsregeln.

Wir präsentieren Contextualized Business Rule Repositories (CBRs) die Geschäftsregeln anhand deren Anwendungskontexten organisieren. Wir stellen das generische CBR-Modell vor, welches sich mehrstufig instanziieren lässt: für eine spezifische Domäne, z.B., die aeronautische Domäne, und für eine bestimmte Anwendung, z.B., Reihung von Flugnachrichten. Instanziierte CBR-Modelle, realisiert in CBRs, definieren die Anwendungskontexte von Geschäftsregeln explizit. Dadurch werden, zusätzlich zu allgemeinen Vorteilen von Kontexten, die Lesbarkeit von Geschäftsregeln sowie die Performanz der Geschäftsregelausführung verbessert. Um effektive und effiziente Wartung von Geschäftsregeln in CBRs zu ermöglichen, führen wir Operationen für CBR-Modelle sowie CBR-Benutzerrollen ein die eine effektive Trennung von Aufgaben und Verantwortlichkeiten erlauben. Ein Teil unserer Operationen ist in solcher Art und Weise gestaltet, dass CBRs von einem konsistenten Zustand in den nächsten überführt werden. Zusätzlich beschreiben wir wie unsere Operationen und CBR-Benutzerrollen Geschäftsregelmanagement unterstützen.

Wir untersuchen einen generischen Ansatz zur Vererbung von Regelsets um die Wiederverwendung und Anpassung von Regelsets zu fördern und zu vereinfachen. Aufbauend auf Regelmodulen, das sind Regelsets mit Eingabe- und Ausgabeschema, entwickeln wir eine präzise Definition für die Vererbung von Regelmodulen durch inkrementelle Modifikation in Multi-Vererbungshierarchien. Um unkontrollierte Modifikationen zu verhindern, führen wir Modifikationseinschränkungen ein, welche eine flexible Einschränkung des Modifikationsausmaßes ermöglichen. Wir integrieren unseren Vererbungsansatz in das generische CBR-Modell wodurch das generische Extended CBR with Rule Modules (ECBR) Modell entsteht. Hierzu identifizieren wir Herausforderungen, die sich durch diese Integration ergeben, und diskutieren wie wir diese im generischen ECBR-Modell lösen. Weiter beschreiben wir Überlegungen zur Realisierung von instanzierten ECBR-Modellen in ECBRs.

Wir demonstrieren CBRs und ihre Vorteile durch Anwendung im realen Anwendungsfall SemNOTAM, einem Projekt das sich mit der Klassifizierung von Flugnachrichten befasst. Weiters beschreiben wir mehrere CBR-Machbarkeits-Prototypen sowie einen Performanzvergleich mit nicht-kontextualisierten Repositories. Hinsichtlich Operationen zeigen wir die vereinfachte Wartung von CBRs im Vergleich zu nicht-kontextualisierten Repositories. Bezüglich unseres Vererbungsansatzes stellen wir einen Machbarkeits-Prototyp vor der Vadalog, eine Implementierung von Warded Datalog± , als Regelsprache verwendet. Um ECBRs und ihre Vorteile zu zeigen, instanziieren wir das generische ECBR Modell für die realen Anwendungsfälle SemNOTAM sowie Finanzdienstleistungen in einem großen US Technologieunternehmen.