Bridging DEMO and BPMN : a metamodel-based approach for synchronization of business transactions

Abstract

In enterprise modeling, different languages are often used to capture different perspectives of an organization. While DEMO focuses on actor commitments and coordination logic, BPMN models the operational flow of processes. In practice, these models are often maintained separately, even when they describe overlapping business behavior. This leads to inconsistencies and manual duplication of effort.This thesis presents a practical approach for keeping DEMO and BPMN models synchronized over time. Unlike traditional one-way transformation approaches, this system continuously synchronizes DEMO and BPMN models by identifying and applying changes in both directions - automatically where rules are clear, and with user support where ambiguity exists. We implemented a working prototype on top of the Simplified Modeling Platform, which supports the creation, update, and deletion of model elements and connections. To manage this process, the system uses bridge elements to track links between models and applies clearly defined synchronization rules. The overall architecture is designed to be modular and efficient, enabling smooth synchronization across multiple modeling scenarios.From DEMO to BPMN, changes are applied automatically using the semantics of the DEMO transaction pattern. In the reverse direction, from BPMN to DEMO, the system provides user guidance to resolve ambiguity.The prototype was evaluated in terms of correctness, runtime performance, and robustness. Results show that the system handles small to medium-sized models efficiently and reliably. A detailed complexity analysis and benchmark study confirm the scalability of the approach. While the implementation is tailored to DEMO and BPMN, the methodology provides a foundation for extending synchronization to other modeling language pairs in the future.

In der Praxis werden häufig verschiedene Modellierungssprachen eingesetzt, um unterschiedliche Blickwinkel auf ein Unternehmen abzubilden. DEMO legt den Fokus auf die Verantwortung von Akteuren und deren gegenseitige Verpflichtungen, während BPMN beschreibt, wie Prozesse im Detail ablaufen. Obwohl beide Modelle oft denselben Geschäftsbereich betreffen, werden sie meist getrennt voneinander gepflegt. Das führt schnell zu Inkonsistenzen und einem hohen manuellen Pflegeaufwand. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Ansatz zu entwickeln, der DEMO- und BPMN-Modelle automatisch synchron hält. Anders als bei klassischen Modelltransformationen, die nur in eine Richtung funktionieren, erlaubt das vorgestellte System eine Synchronisation in beide Richtungen. Änderungen im einen Modell werden erkannt und - soweit möglich - automatisch auf das andere Modell übertragen. Dafür wurde ein lauffähiger Prototyp in der Simplified Modeling Platform umgesetzt. Das System verwaltet Modellinhalte und ihre visuellen Darstellungen, erkennt Veränderungen und nutzt sogenannte Brückenelemente, um die Verbindung zwischen den Modellelementen nachzuvollziehen. Klare Regeln sorgen dafür, dass die Synchronisation nachvollziehbar und konsistent abläuft. Während Änderungen im DEMO-Modell vollständig automatisch in BPMN übernommen werden können, erfordert die Synchronisation in der umgekehrten Richtung die Interaktion des Nutzers, um passende DEMO-Elemente auszuwählen und Mehrdeutigkeiten aufzulösen. Der Prototyp wurde auf Korrektheit, Laufzeitverhalten und Stabilität getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass sich kleine bis mittelgroße Modelle zuverlässig und effizient synchronisieren lassen. Eine detaillierte Analyse der Komplexität und Benchmarks bestätigen zudem die technische Skalierbarkeit des Ansatzes. Auch wenn sich die Arbeit auf DEMO und BPMN konzentriert, bietet der gewählte Lösungsansatz eine gute Grundlage, um in Zukunft weitere Modellierungssprachen miteinander zu verbinden.