Integration framework for artifact-centric processes in the internet of things

par Maroun Abi Assaf

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Youssef Amghar et de Youakim Badr.

Soutenue le 09-07-2018

à Lyon , dans le cadre de École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon , en partenariat avec Institut national des sciences appliquées de Lyon (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) , LIRIS - Laboratoire d'Informatique en Image et Systèmes d'information (Lyon, Rhône) (laboratoire) et de Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information / LIRIS (laboratoire) .

Le président du jury était Frédérique Laforest.

Le jury était composé de Youssef Amghar, Youakim Badr, Frédérique Laforest, Anne Laurent, Christine Verdier, Kablan Barbar, Corine Cauvet.

Les rapporteurs étaient Anne Laurent, Christine Verdier.

  • Titre traduit

    Cadre d'intégration pour les processus centrés artéfacts dans l'Internet des objets


  • Résumé

    La démocratisation des objets communicants fixes ou mobiles pose de nombreux défis concernant leur intégration dans des processus métiers afin de développer des services intelligents. Dans le contexte de l’Internet des objets, les objets connectés sont des entités hétérogènes et dynamiques qui englobent des fonctionnalités et propriétés cyber-physiques et interagissent via différents protocoles de communication. Pour pallier aux défis d’interopérabilité et d’intégration, il est primordial d’avoir une vue unifiée et logique des différents objets connectés afin de définir un ensemble de langages, outils et architectures permettant leur intégration et manipulation à grande échelle. L'artéfact métier a récemment émergé comme un modèle d’objet (métier) autonome qui encapsule ses données, un ensemble de services, et manipulant ses données ainsi qu'un cycle de vie à base d’états. Le cycle de vie désigne le comportement de l’objet et son évolution à travers ses différents états pour atteindre son objectif métier. La modélisation des objets connectés sous forme d’artéfact métier étendu nous permet de construire un paradigme intuitif pour exprimer facilement des processus d’intégration d’objets connectés dirigés par leurs données. Face aux changements contextuels et à la réutilisation des objets connectés dans différentes applications, les processus dirigés par les données, (appelés aussi « artifacts » au sens large) restent relativement invariants vu que leurs structures de données ne changent pas. Or, les processus centrés sur les services requièrent souvent des changements dans leurs flux d'exécution. Cette thèse propose un cadre d'intégration de processus centré sur les artifacts et leur application aux objets connectés. Pour cela, nous avons construit une vue logique unifiée et globale d’artéfact permettant de spécifier, définir et interroger un très grand nombre d'artifacts distribués, ayant des fonctionnalités similaires (maisons intelligentes ou voitures connectées, …). Le cadre d'intégration comprend une méthode de modélisation conceptuelle des processus centrés artifacts, des des algorithmes d'appariement inter-artifacts et une algèbre de définition et de manipulation d’artifacts. Le langage déclaratif, appelé AQL (Artifact Query Language) permet en particulier d’interroger des flux continus d’artifacts. Il s'appuie sur une syntaxe de type SQL pour réduire les efforts d'apprentissage. Nous avons également développé un prototype pour valider nos contributions et mener des expériences dans le contexte de l’Internet des objets.


  • Résumé

    The emergence of fixed or mobile communicating objects poses many challenges regarding their integration into business processes in order to develop smart services. In the context of the Internet of Things, connected devices are heterogeneous and dynamic entities that encompass cyber-physical features and properties and interact through different communication protocols. To overcome the challenges related to interoperability and integration, it is essential to build a unified and logical view of different connected devices in order to define a set of languages, tools and architectures allowing their integrations and manipulations at a large scale. Business artifact has recently emerged as an autonomous (business) object model that encapsulates attribute-value pairs, a set of services manipulating its attribute data, and a state-based lifecycle. The lifecycle represents the behavior of the object and its evolution through its different states in order to achieve its business objective. Modeling connected devices and smart objects as an extended business artifact allows us to build an intuitive paradigm to easily express integration data-driven processes of connected objects. In order to handle contextual changes and reusability of connected devices in different applications, data-driven processes (or artifact processes in the broad sense) remain relatively invariant as their data structures do not change. However, service-centric or activity-based processes often require changes in their execution flows. This thesis proposes a framework for integrating artifact-centric processes and their application to connected devices. To this end, we introduce a logical and unified view of a "global" artifact allowing the specification, definition and interrogation of a very large number of distributed artifacts, with similar functionalities (smart homes or connected cars, ...). The framework includes a conceptual modeling method for artifact-centric processes, inter-artifact mapping algorithms, and artifact definition and manipulation algebra. A declarative language, called AQL (Artifact Query Language) aims in particular to query continuous streams of artifacts. The AQL relies on a syntax similar to the SQL in relational databases in order to reduce its learning curve. We have also developed a prototype to validate our contributions and conducted experimentations in the context of the Internet of Things.


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