THÈSE DE DOCTORAT. de l Université Paris XII - Val de Marne. présentée par. Sebastian KANZOW

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1 THÈSE DE DOCTORAT de l Université Paris XII - Val de Marne présentée par Sebastian KANZOW pour l obtention du grade de Docteur en Sciences Spécialité : Informatique Approche pour l'ordonnancement distribué de workflows dans le contexte d'entreprises virtuelles Une méthodologie basée multi-agents pour la planification et l exécution de processus distribués Soutenue publiquement le 13 décembre 2004 devant le Jury composé de Serge HADDAD, Professeur à l Université Paris-Dauphine Kamel BARKAOUI, Professeur au CNAM de Paris François BOURDON, Professeur à l Université de Caen Pascale MINET, Chercheur habilité à diriger la rechercher à l INRIA de Rocquencourt Yacine AMIRAT, Professeur à l Université Paris - Val de Marne examinateur rapporteur rapporteur examinateur directeur de thèse Karim DJOUANI, Chercheur habilité à diriger la rechercher à l Université Paris - Val de Marne co-directeur de thèse

2 Résumé Les workflows inter-organisationnels sont soumis à des contraintes particulières : leur nature distribuée exclut toute gestion centralisée, pour des raisons de confidentialité et d échelle. Nous développons une méthodologie multi-agents, pour l ordonnancement distribué dynamique de tâches assujetties à des contraintes temporelles et de ressources. L algorithme d ordonnancement est basé sur un calcul dynamique de la priorité des tâches. La confidentialité est respectée, en limitant les informations échangées à des valeurs probabilistes. L architecture s appuie sur la mobilité d agents chargés de l exécution des tâches et sur la gestion réactive des ressources, où des perturbations sont absorbées implicitement. Nous définissons le protocole de négociation entre les agents et deux heuristiques pour l allocation et l ordonnancement de tâches. Mots-clés : workflow, systèmes multi-agents, ordonnancement dynamique distribué, auto-ordonnancement, entreprise virtuelle

3 Abstract Inter-organizational workflows are particularly constrained: their distributed nature excludes centralized management, for confidentiality and scalability reasons. We develop a multi-agent methodology for distributed dynamic scheduling of tasks that are subject to temporal and resource constraints, based on a dynamic priority determination. Confidentiality is respected by limiting information exchange to probabilistic values. The proposed architecture relies on mobile agents for task execution and reactive resource management, where perturbations are absorbed implicitly. We define a negotiation protocol between agents and two heuristics for task assignment and scheduling. Keywords: workflow, multi-agent systems, dynamic distributed task scheduling, self-scheduling, virtual enterprise Table des matières Introduction générale 1 Motivation 2 Contribution 3 Organisation du mémoire 4 Chapitre I Gestion de workflows 5 I.1 Introduction 6 I.2 Définitions 7 I.3 Types de workflow 10 I.3.1 Les workflows de production 11 I.3.2 Les workflows administratifs 11 I.3.3 Les workflows ad hoc ou collaboratifs 12 I.4 Collaboration inter-organisationnelle 13 I.4.1 Concept de l entreprise virtuelle 13 Cas No. 1 : La collaboration à court terme 14 Cas No. 2 : L entreprise étendue - Gestion de la chaîne logistique14 Cas No. 3 : Gestion de développement de produit dans un consortium 14 I.4.2 Contraintes spécifiques du workflow dans l entreprise virtuelle 15 I.4.3 Concepts d interopérabilité pour workflows inter-organisationnels 16 I.5 Systèmes de workflow centralisés 18 I.6 Systèmes à base de composants communicants 20 I.7 Systèmes à base d agents 21 I.7.1 Définition d un système multi-agents 21 I.7.2 Travaux relatifs aux approches agents pour systèmes de workflow 23 ADEPT 25 METEOR 2 25 CrossFlow 27 EvE 28 METUFlow29 WONDER 30 DartFlow 31

4 I.7.3 Discussion 32 I.8 Conclusion 33 Chapitre II Ordonnancement 34 II.1 Introduction 35 II.2 Généralités 35 II.3 Définitions 38 II.4 Méthodes exactes 40 II.4.1 Le «backtrack» 40 II.4.2 Grid Search 41 II.4.3 Divide-and-Conquer 41 II.4.4 Programmation dynamique 41 II.4.5 Branch-and-Bound 42 II.4.6 Propagation de contraintes 43 II.4.7 Ordonnancement en présence d incertitudes 43 II.5 Méthodes approchées 44 II.5.1 Recherche de voisinage 44 II.5.2 Recuit simulé 44 II.5.3 Algorithmes génétiques 44 II.5.4 Recherche tabou 45 II.6 Ordonnancement à l aide de systèmes multi-agents 45 II.6.1 Agents coopérants pour l exploration de l espace de recherche 47 II.6.2 Agents élaborant itérativement des solutions partielles 47 II.6.3 Agents négociants 48 II.6.4 Auto-ordonnancement par agents 49 Routage de tâches par collaboration de «guêpes» 49 Système multi-agents pour la planification de transports militaires 50 Agents réactifs coordonnés 50 Résolution Coopérative et distribuée d un problème d ordonnancement 51 Ordonnancement par système multi-agents dans le contexte de calcul partagé 52 II.6.5 Discussion 53 II.7 Conclusion 54 Chapitre III Modèles d organisation et d architecture d agents 55 III.1 Introduction 56 III.2 Définition des objectifs 57 III.3 Hypothèses 58 III.4 Modèle comportemental des agents 60 III.4.1 Modèle de l agent WF 62 III.4.2 Modèle de l agent de ressources 68 III.4.3 Modèle de l agent manager 71 III.5 Conclusion 75 Chapitre IV Modèle de collaboration 76 IV.1 Introduction 77 IV.2 Etape 1 : Création d agents et allocation de tâches 78 IV.3 Etape 2 : Exécution d une instance de workflow 80 IV.4 Communication entre agents 81 IV.5 Traitement de points de décision dans un schéma workflow 84 IV.6 Cohérence globale et comportement cyclique 85

5 IV.6.1 Respect de la cohérence globale 85 IV.6.2 Traitement des oscillations 86 IV.7 Exemple d exécution d un workflow 87 IV.8 Formulation algorithmique 89 IV.8.1 Définitions 89 IV.8.2 Algorithme d allocation de tâches aux agents WF 89 Première étape : Déterminer un ordonnancement valide, basé sur l hypothèse qu il existe des ressources illimitées 90 Deuxième étape : Partitionner l ensemble des tâches 90 IV.8.3 Algorithme de calcul des priorités des tâches 93 IV.8.4 Complexité algorithmique 96 Complexité algorithmique des agents WF 97 Complexité algorithmique des agents de ressources 98 Complexité algorithmique du protocole de négociation 98 IV.9 Conclusion 99 Chapitre V Test et validation 100 V.1 Introduction 101 V.2 Présentation du simulateur d agents 101 V.2.1 Module «Générateur de scénarii» 104 V.2.2 Module «Exécution» 105 La classe CWFAgentApp 106 Les classes CMessageQueue et CStructMessage 107 La classe CAgentThread et ses dérivées 108 Les classes auxiliaires 110 V.2.3 Module «Solveur optimal» 111 V.3 Evaluation des performances 113 V.3.1 Allocation de tâches 113 V.3.2 Exécution des instances de workflow : ordonnancement dynamique 115 V.3.3 Mesure de la borne supérieure du nombre de messages 119 V.3.4 Comparaison avec la solution optimale 121 V.4 Conclusion 122 Conclusion générale 123 Résumé 124 Perspectives 126 Annexe I Détails des classes d agents I CAgentManagerThread II CResAgentThread III CWFAgentThread III Annexe II Le schéma XSD des messages échangés entre agents VI Annexe III Un exemple d un fichier de scénario X Liste des tableaux Tableau 1 : Les trois types d agents de l approche proposée 61 Tableau 2 : Messages XML pour la communication entre agents 83 Tableau 3 : Messages pour la synchronisation des négociations 83

6 Tableau 4 : Liste des méthodes surchargeables pour la personnalisation du comportement d un agent 109 Tableau 5 : Corrélation de deux ensembles de données résultant de 100 scénarii 119 Liste des figures Figure 1 : Phases du management workflow [9] 8 Figure 2 : Exemple de flux de contrôle [12] 10 Figure 3 : Transfert d instances de workflow [18] 16 Figure 4 : Couplage souple [18] 17 Figure 5 : Approches centralisée (à gauche) et distribuée (à droite) 18 Figure 6: Modèle de référence de la WfMC [4] 19 Figure 7 : Modèle d interaction de METEOR 2 [35] 26 Figure 8 : Coopération entre deux systèmes workflow selon CrossFlow [40] 27 Figure 9 : Communication entre les composants de METUFlow [45] 30 Figure 10 : Architecture de WONDER [42] 31 Figure 11 : Méthodes d optimisation et d ordonnancement sous contraintes 37 Figure 12 : Système de routage de tâches par collaboration de «guêpes» 50 Figure 13 : Perception d un CSP selon le modèle CORA [68] 51 Figure 14 : Réordonnancement en 6 étapes selon la méthode RCDP [69] 52 Figure 15 : Exemple d une instance de workflow 61 Figure 16 : Architecture d un agent WF 62 Figure 17 : Influence de la «taille» des agents sur le nombre de communications 64 Figure 18 : Diagramme d état de l agent WF 66 Figure 19 : Propagation des probabilités d exécution des prédécesseurs 67 Figure 20 : Architecture d un agent de ressources 69 Figure 21 : Diagramme d état de l agent de ressources 70 Figure 22 : Mécanisme de réservation pour une ressource 71 Figure 23 : Architecture de l agent manager 72 Figure 24 : Diagramme d état de l agent manager 74 Figure 25 : Validation des contraintes de précédence en fonction de l état des tâches 86 Figure 26 : Diagramme de collaboration pour l exécution d un scénario modèle 88 Figure 27 : Etapes de l algorithme d allocation de tâches aux agents WF 92 Figure 28 : Etape 1 - Ordonnancement avec ressources illimitées 92 Figure 29 : Etape 2 - Répartition des tâches en groupes disjoints 93 Figure 30 : Pseudo-code pour la détermination de la priorité d une tâche 97 Figure 31 : Pseudo-code pour le calcul de la disponibilité d une ressource 98 Figure 32 : Modules du simulateur 104 Figure 33 : Hiérarchie des classes principales du simulateur d agents 106 Figure 34 : Affichage de la fenêtre principale après instanciation d un objet du type CAgentApp 107

7 Figure 35 : Synoptique du mécanisme de notification d arrivée de messages 108 Figure 36 : Classes du simulateur d agents 110 Figure 37 : Simulation d un scénario 111 Figure 38 : Résultats de l allocation de tâches pour 100 scénarii aléatoires 114 Figure 39 : Rapport entre le nb. total de contraintes de précédence et le nb. de contraintes de précédence interagents 115 Figure 40 : Influence de la taille de la fenêtre prévisionnelle sur 16 solutions trouvées 116 Figure 41 : Nombre de messages échangés lors de l exécution de 60 scénarii 117 Figure 42 : Rapport entre les paramètres des scénarii et le nb. de messages 118 Figure 43 : Comparaison de la borne calculée avec le nombre de messages échangés pour une fenêtre prévisionnelle de taille Figure 44 : Comparaison de la borne calculée avec le nombre de messages échangés pour une fenêtre prévisionnelle de taille Figure 45 : Qualité de l ordonnancement par rapport à la solution optimale 121 Figure 46 : Structure StructTask pour le stockage des paramètres d une tâche IV Figure 47 : Extrait du code de la fonction handlexmlmessage() de l agent WF V

8 Je dédie ce travail à Annabelle Carole Coffinet.

9 Remerciements L ensemble des travaux présentés dans ce mémoire a été effectué au Laboratoire d Informatique Industrielle et d Automatique (LIIA) de l Université Paris 12 Val de Marne. J adresse mes sincères remerciements à Monsieur Serge HADDAD, Professeur à l Université Paris- Dauphine, qui m a fait l honneur de présider le jury de thèse. J exprime ma profonde reconnaissance à Monsieur Kamel BARKAOUI, Professeur au CNAM, Paris, et à Monsieur François BOURDON, Professeur à l Université de Caen, pour l intérêt qu ils ont bien voulu porter à ce travail en acceptant de l examiner et d en être rapporteurs. Je remercie également Madame Pascale MINET, chercheur habilité à diriger des recherches à l INRIA de Rocquencourt, d avoir accepté d être examinateur de mon travail. Ma profonde gratitude et mes remerciements les plus sincères vont au directeur de ma thèse, Monsieur Yacine AMIRAT professeur à l Université Paris-Val de Marne et directeur du LIIA, pour m avoir accueilli dans son laboratoire, m avoir accordé son aide sans compter les heures et m avoir encadré tout au long de ces dernières années. Je tiens aussi à exprimer ma gratitude au co-directeur de mes travaux, Monsieur Karim DJOUANI, Maître de Conférences à l Université Paris Val de Marne et habilité de diriger des recherches, pour m avoir donné des bons conseils au bon moment. Leurs expériences de la recherche et leurs encouragements m ont été très précieux. Je tiens également à remercier l ensemble des membres du LIIA, qui resteront anonymes dans cette page, mais qui m ont permis de mener à terme ce travail dans une ambiance chaleureuse. Introduction générale

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11 Motivation Depuis quelques années, les entreprises sont entrées dans l'ère de la collaboration informatisée et, pour rester compétitives, elles doivent constamment améliorer leur efficacité opérationnelle. L'accessibilité à un volume croissant d'informations et l intégration de solutions logicielles variées créent de nouvelles exigences par rapport aux outils de gestion de la collaboration, aussi bien au sein de l entreprise que dans le cadre d une coopération inter-organisationnelle. Le workflow est un concept permettant de modéliser et de gérer des procédures industrielles ou administratives, impliquant plusieurs acteurs, documents et tâches. Il consiste en des modèles de travail permettant de coordonner les activités de chaque participant et d'assurer leur parfaite interconnexion en s appuyant sur les systèmes d'informations existants. Au-delà des bénéfices qui peuvent être tirés de la mise en oeuvre d un système de gestion de processus de travail, la restructuration de l entreprise en vue de son adaptation à l informatisation peut améliorer un nombre de points clés de sa performance [3] : L efficacité - L automatisation des processus dans l entreprise élimine souvent des tâches non nécessaires. La possibilité de contrôle - Une meilleure gestion des processus est obtenue par des méthodes de collaboration standardisées et donc par la disponibilité de traces pour l audit. Un meilleur service client - Rendre les processus cohérents apporte un gain de qualité de service. Amélioration des processus de travail - Une vue orientée «flux» apporte une simplification des processus par rapport à une vue centrée sur les rôles. Un système de workflow opérationnel apporte les avantages essentiels suivants : La flexibilité - Un contrôle par logiciel des processus permet leur modification dynamique, lorsque les besoins de l entreprise changent. L optimisation - Des solutions optimales, par exemple pour l organisation des tâches, peuvent être calculées mathématiquement, ce qui permet d améliorer les performances par rapport aux solutions informelles. La sécurité - Les droits d accès sont définis à l avance de manière stricte. Grâce à ces avantages, l utilisation d outils informatiques pour la gestion des processus à l intérieur d une entreprise est aujourd hui largement acceptée, mais son emploi dans le cadre de contextes inter-organisationnelles se heurte encore à un nombre d obstacles, dont les plus importants sont la difficulté du respect de la confidentialité entre les différents partenaires et le manque de standardisation lors de l interconnexion des différents processus locaux. Néanmoins, malgré ces difficultés, l évolution des entreprises va clairement vers un niveau d intégration informatique de plus en plus élevé, pour tout ce qui concerne les processus inter-organisationnels, tels que la soustraitance, la gestion de la chaîne logistique ou encore la coopération dans le cadre d une «entreprise virtuelle». De nombreux travaux de recherche ainsi que certains produits commerciaux tentent actuellement de remédier aux lacunes des systèmes existants. Contribution

12 Ce mémoire a pour but de proposer une solution algorithmique et méthodologique au problème de l ordonnancement de tâches dans le contexte de processus inter-organisationnels. Les tâches à ordonnancer sont soumises à des contraintes temporelles, ainsi qu à des contraintes de ressources. Sa mise en œuvre s appuie sur le paradigme définissant l interaction entre les collaborateurs inter-organisationnels comme une coopération dans un système «multi-agents», c est-à-dire des entités logicielles communicantes. Lors de l analyse de systèmes existants, nous avons noté l absence d approches concluantes pour l ordonnancement de tâches en présence de la contrainte de confidentialité, telle qu elle existe dans le domaine de la collaboration entre entreprises autonomes. En réponse à cette lacune, nous développons deux contributions algorithmiques. La première consiste en une métaheuristique, déterminant l allocation de tâches aux agents logiciels (c est-à-dire l attribution de la responsabilité de leur exécution), en optimisant un critère donné : Le critère retenu est la minimisation des interdépendances entre tâches gérées par différents agents. La deuxième contribution concerne la proposition d une algorithmique pour l ordonnancement dynamique des tâches préalablement allouées à des agents. Elle s appuie sur une négociation entre agents gérant des ressources et agents gérant des tâches. Un calcul de priorité, basé sur l état des tâches précédentes et sur la disponibilité des ressources, définit l ordre d exécution de ces tâches. Nous formulons ces calculs, ainsi que le protocole de négociation sous-jacent. Grâce au principe du calcul distribué et dynamique de la détermination des priorités des tâches, d éventuelles perturbations lors de l exécution d un workflow sont absorbées de façon implicite. Organisation du mémoire Dans le Chapitre I, après avoir introduit quelques définitions de base et les différents types de workflow, nous présentons le contexte industriel de l application de systèmes informatisés pour la gestion de workflows inter-organisationnels. Nous analysons ensuite les contraintes spécifiques et les exigences qu implique ce type d application. Nous exposons les solutions technologiques, en comparant les systèmes centralisés aux solutions distribuées. Finalement, nous énumérons les avantages des approches basées sur le concept «multi-agents» et nous présentons quelques travaux de recherche significatifs dans ce domaine. Le Chapitre II traite de la problématique de l ordonnancement de tâches. Ainsi, nous présentons un bref aperçu des méthodologies d ordonnancement, après avoir défini la terminologie que nous avons adoptée. Nous nous intéressons d abord aux méthodes exactes, puis aux méthodes approchées. Ce chapitre se termine par une discussion sur l application des systèmes multi-agents pour l ordonnancement distribué et sur les systèmes d autoordonnancement Dans le Chapitre III, nous développons une solution répondant à la problématique de l ordonnancement distribué de tâches dans un contexte inter-organisationnel. Cette solution est basée sur le paradigme multi-agents, mettant en œuvre un protocole de négociation pour l ordonnancement dynamique de tâches sous des contraintes temporelles et de ressources. Après avoir défini les objectifs de cette approche et les hypothèses retenues spécifiques au contexte workflow, nous présentons le modèle comportemental de l organisation et des agents employés. La première partie du Chapitre IV précise les détails du modèle de collaboration, définissant les interactions entre agents et le protocole de communication. Sa deuxième partie est consacrée à la formulation algorithmique des deux métaheuristiques que nous avons développées pour l allocation et l ordonnancement dynamique des tâches.

13 Le Chapitre V est consacré à la validation des modèles proposés. Nous décrivons d abord la mise en œuvre d un simulateur multi-agents, incluant un générateur de scénarii de test et un module d évaluation des performances de l algorithme d ordonnancement. Nous terminons ce chapitre par la présentation et l analyse statistique des résultats d exécution d un ensemble de scénarii aléatoires. Pour montrer l intérêt de l approche approchée, ces résultats sont comparés à ceux de la solution optimale, obtenue à partir d une recherche exhaustive dans l espace des solutions. Enfin, la dernière partie conclut ce mémoire en établissant un bilan des travaux présentés et en ouvrant un certain nombre de perspectives de recherche. Chapitre I Gestion de workflows

14 I.1 Introduction Les débuts de la technologie workflow datent de la fin des années 80, lorsque des grandes entreprises d assurances américaines ont réalisé que le traitement informatique pouvait optimiser la gestion des contrats et des remboursements, qui auparavant était effectuée sur un support papier. Le premier produit commercial workflow était le logiciel FileNet, basé sur l exécution de scripts, suivi par le premier système de workflow graphique, Sigma Imaging Systems, commercialisé en 1989 [1]. Depuis, de nombreux autres produits ont été développés et commercialisés, donnant lieu à des définitions et des terminologies souvent peu unifiées, voire même contradictoires. Dans ce chapitre, nous établissons tout d abord quelques définitions permettant de caractériser et de classifier les différents types de workflow. Nous examinons ensuite les modes de collaboration interorganisationnelle et notamment ceux employés dans une entreprise virtuelle. Il s agit en particulier d étudier les contraintes que ce type de contexte impose aux logiciels de gestion de workflows. Enfin, dans la dernière partie, nous présentons et comparons trois approches, permettant de traiter le problème du workflow : la méthodologie centralisée, les technologies composants et finalement les approches «multi-agents». Compte tenu de l intérêt que cette dernière méthodologie représente pour le workflow inter-organisationnel, nous en présentons une étude détaillée, illustrée par quelques exemples d approches développées dans le cadre de plusieurs projets de recherche.

15 I.2 Définitions La «Workflow Management Coalition» est un consortium dont le but est d uniformiser et de promouvoir l implémentation de processus informatisés dans les entreprises. Elle définit un workflow de la façon suivante : «The automation of a business process, in whole or part, during which documents, information or tasks are passed from one participant to another for action, according to a set of procedural rules.» [4] Cette définition, bien qu étant la plus utilisée dans la littérature, n est néanmoins pas entièrement satisfaisante. Tout d abord, la distinction entre documents, information et tâches est inutile d un point de vue informatique, car documents et tâches font partie de l information. Ensuite, la notion de «règles procédurales» est trop vague et doit être affinée avant d être employée dans un système réel. Nous préférons donc la définition établie dans [5] : «Le management d un workflow est réalisé par un système proactif pour la gestion d une série de tâches qui sont transmises aux participants appropriés dans le bon ordre et qui sont complétées dans des temps donnés» Cette définition nous amène à définir les termes fondamentaux suivants : Un système proactif - Un tel système génère et satisfait des objectifs. Contrairement à un système réactif, son comportement n est pas seulement conditionné par des évènements, mais aussi par des considérations internes au système [6]. Les participants appropriés - Ils sont souvent appelés acteurs ou ressources. Il peut s agir aussi bien de personnes que d entités logicielles. Le bon ordre - Les tâches peuvent être liées entre elles par des contraintes de précédence. Autrement dit, une tâche doit avoir débuté (ou fini) avant le commencement de la tâche suivante. On distingue deux étapes dans la gestion d un workflow. La première concerne la conception et la définition des processus (en anglais Build Time) ; et la seconde le contrôle de l exécution des processus (en anglais Run Time). La Figure 1 illustre la relation entre ces deux étapes. Lors de la phase de conception et de définition, un schéma de workflow est établi. Des outils permettant de simplifier la conception du workflow (méthodes graphiques, vérification de validité du schéma, etc.) ont été développés [9]. Lors de la seconde phase, plusieurs instances du schéma de workflow sont crées, puis exécutées à l aide de ressources [7]. A chaque instance est associé un état d exécution. Il s agit d un ensemble de variables permettant de savoir quelles tâches ont été effectuées et avec quel résultat [10]. Cette deuxième phase est réalisée par le moteur de workflow, appelé aussi «run-time engine». Il consiste en une interface utilisateur et en des applications informatiques permettant de coordonner et d exécuter des processus et des activités. Le travail est acheminé d un poste informatique à un autre, à chaque fois qu une étape de la procédure est achevée [16].

16 Figure 1 : Phases du management workflow [9] Un système workflow est en général un système distribué. On entend par système distribué un système formé de composants logiciels, localisés sur plusieurs ordinateurs reliés par un réseau, et interagissant entre eux en vue de répondre à un besoin donné [11]. Actuellement, avec l émergence de la mobilité des postes de travail (ordinateurs portables, PDAs, etc.), un système distribué se modifie souvent de façon imprévisible (perte de connexion, intégration dynamique de nouveaux matériels). Dans un schéma de workflow, les transitions entre les activités des différentes tâches d une instance sont décrites. L ensemble des conditions associées à ces transitions est appelé flux de contrôle (en anglais «control flow»). Les flux de contrôle peuvent être de plusieurs types [8] : 1. Acheminement parallèle - Plusieurs tâches peuvent être exécutées parallèlement 2. Acheminement séquentiel - Une séquence de tâches (un seul fil de contrôle) 3. Branchement multiple - Répartition d un fil de contrôle en plusieurs fils parallèles 4. Rendez-vous - Point de synchronisation où plusieurs fils de contrôle s unissent 5. Aiguillage - Branchement conditionnel (une activité parmi plusieurs est choisie pour continuer l exécution d un fil de contrôle) 6. Jonction - Convergence de plusieurs fils de contrôle (aucune synchronisation) 7. Itération - Répétition d une même séquence de tâches 8. Pré-condition - Le critère de démarrage d une séquence de tâches 9. Post-condition - Le critère d arrêt d une séquence de tâches 10. Transition et Transition-Condition - Passage d une tâche à une autre, éventuellement conditionné par des critères donnés

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18 La Figure 2 représente le graphe acyclique dirigé d un exemple de flux de contrôle dans un workflow d assistance téléphonique. Figure 2 : Exemple de flux de contrôle [12] I.3 Types de workflow Dans la littérature, on distingue entre plusieurs types de workflow [13] : Les workflows de production ; les workflows administratifs ; les workflows ad hoc ou collaboratifs.

19 Cette distinction peut bien sûr être remise en cause et souvent, les workflows ad hoc sont distingués des workflows collaboratifs [14]. Par ailleurs, il n est pas toujours possible de différencier les workflows administratifs des workflows collaboratifs. I.3.1 Les workflows de production Ce type de workflow est également appelé «workflow procédural». La gestion de workflows de production a pour but d optimiser des processus répétitifs et bien maîtrisés, afin d augmenter la productivité et la qualité des articles produits. Le niveau d automatisation des tâches du processus est en général très élevé et le rôle du système de workflow est le plus souvent limité à la gestion des exceptions. Les tâches et leurs contraintes sont définies de manière rigoureuse, ce qui permet une planification déterministe des séquences de tâches, effectuée hors ligne, avant le démarrage de la production. Ce workflow se doit surtout d être rapide, fiable et sécurisé, car les chaînes de production tournent souvent sans arrêt, 24 heures sur 24. Sa flexibilité se limite à l application de scénarii prédéfinis. I.3.2 Les workflows administratifs Comparés aux workflows de production, les workflows administratifs possèdent une définition moins précise des tâches à effectuer. Une tâche administrative n est définie que dans ses grandes lignes et ainsi le nombre de tâches par heure est souvent dix à cent fois inférieur par rapport aux workflows de production [14]. La gestion de ce type de workflow doit être souple, afin de prendre en compte les contraintes de flexibilité imposées par les procédures administratives.

20 I.3.3 Les workflows ad hoc ou collaboratifs Les workflows ad hoc ne sont pas connus a priori, au niveau organisationnel. Ils sont crées individuellement, à la demande de chaque utilisateur. Dans ce type de workflow, l optimisation de l exécution d une instance de workflow est moins importante que la capacité de réagir de manière flexible aux modifications imprévues ; et les processus sont définis de manière informelle. Les acteurs humains peuvent intervenir à tout instant dans la décision du cheminement du processus. Un système pour la gestion des workflows collaboratifs doit permettre aux individus ou aux équipes de coopérer afin d atteindre un objectif commun. L outil classique pour les workflows collaboratifs est le groupware. L exécution d une tâche dans le cas d un workflow ad hoc se décompose en quatre étapes [15] : 1. La négociation (Y a-t-il une ressource disponible?) 2. L accord (Oui, la ressource est disponible) 3. L allocation (La ressource est utilisée pour l exécution de la tâche) 4. La vérification (La tâche a-t-elle été correctement exécutée?)

21 I.4 Collaboration inter-organisationnelle I.4.1 Concept de l entreprise virtuelle Le concept de l entreprise virtuelle (EV) est basé sur un échange intensif d informations entre les différentes entreprises participantes. Initialement, ce concept a été utilisé pour l intégration de la chaîne logistique complète, du producteur des matières premières jusqu à l acheteur du produit final. Une autre application du paradigme EV est l ingénierie concurrente ou simultanée. Dans une entreprise virtuelle, un fabricant ne crée plus un produit complet de façon autonome : il s intègre dans un réseau de fournisseurs, clients, ingénieurs, etc. Trois types d EV peuvent être distingués [18] : EV à court terme - La collaboration est basée sur une affaire unique. Les projets sont en général bien décomposables et les activités de collaboration sont souvent asynchrones. Le système workflow interorganisationnel contrôle l activité globale, mais les détails sont implémentés localement au niveau de chaque participant. EV basée sur l entreprise étendue - Les entreprises intègrent des collaborateurs (fournisseurs, clients) dans leur système de façon permanente, selon une hiérarchie claire. Le système workflow doit traverser les limites des entreprises, afin d assurer une intégration étroite de tous les participants, notamment pour la gestion de la chaîne logistique. EV sous forme de consortium - Il s agit également d une collaboration permanente entre les participants de l EV, mais la structure n est pas hiérarchique. Chaque participant garde un degré d indépendance, ce qui exige une très grande flexibilité et réactivité, d autant plus que, tout en travaillant pour le même objectif, les membres de l EV peuvent être concurrents. Dans les sections suivantes, nous allons détailler les particularités de ces trois types d entreprises virtuelles et leurs exigences spécifiques vis-à-vis des outils de gestion de workflow. Cas No. 1 : La collaboration à court terme Dans le cas d une coopération ponctuelle entre deux entreprises, l effort de mise en œuvre d une structure commune de gestion de workflow dépasse souvent le bénéfice de celle-ci. L échange d informations et la synchronisation des activités se limitent à des contacts informels, du type mail ou téléphone. L émergence d un vrai standard de description de processus de travail pourrait à terme changer la donne, mais aujourd hui l incompatibilité d outils informatiques et le manque de rigueur dans la formalisation des workflows freinent considérablement l application de systèmes de gestion automatisée. Cas No. 2 : L entreprise étendue - Gestion de la chaîne logistique La chaîne logistique est une succession d'interventions industrielles et commerciales qui va de l'approvisionnement en matières premières jusqu à la vente d'un produit à son client. Plusieurs entreprises participent à une telle chaîne et interviennent à différentes étapes. Les solutions de gestion de la chaîne logistique (GCL) visent à automatiser et à optimiser les processus de passage d'une étape à une autre de la chaîne. [21] Dans le passé, seuls les producteurs régulaient la chaîne logistique, en contrôlant la vitesse et la