BPMN: les passerelles

Une passerelle (gateway) contrôle la façon dont les flux de séquence divergent et convergent. Le losange est commun aux cinq types; un marqueur interne dit lequel des comportements s'applique. Le symbole achemine des jetons et ne représente aucun travail.

Le premier chapitre a posé le flux de séquence comme une ligne unique. Un processus réel se divise puis se rassemble; le losange porte ces deux opérations.

Le losange

Quand le flux se passe de contrôle, la passerelle est inutile. Le jeton est la marque théorique par laquelle le standard décrit l’avancement d’une instance. Les jetons qui arrivent sur une passerelle peuvent être fusionnés en entrée, séparés en sortie ou les deux¹.

Le standard impose de tracer le losange d’un seul trait fin. Un indicateur interne signale le type¹.

Les cinq types et les deux écritures de l'exclusive. Les losanges sont détachés: cette figure est une planche de référence.

Comme une activité, une passerelle consomme et produit des jetons. Elle ne représente aucun travail, et le standard tient son effet sur le coût et la durée pour nul¹.

Les flux de séquence se raccordent à n’importe quel point de la bordure².

Le sens de la passerelle

Une passerelle doit avoir plusieurs flux entrants ou plusieurs flux sortants: elle fusionne ou divise². L’attribut gatewayDirection déclare laquelle des deux fonctions elle assure².

diverging impose plusieurs flux sortants et au plus un entrant.
converging impose plusieurs flux entrants et au plus un sortant.
mixed impose plusieurs entrants et plusieurs sortants.
unspecified les autorise sans les imposer.

Une même passerelle peut donc porter les deux fonctions. Les modélisateurs et les outils peuvent vouloir imposer la bonne pratique inverse, une fonction par passerelle, ce qui demande deux passerelles successives pour fusionner puis diviser¹.

Une passerelle admet zéro, un ou plusieurs flux entrants². Quand elle n’a pas de flux entrant et que le processus n’a pas d’événement de début, son comportement de divergence s’exécute à l’instanciation².

La passerelle exclusive (exclusive gateway)

Une passerelle exclusive divergente crée des chemins alternatifs: pour une instance donnée du processus, un seul est emprunté³. Le standard la présente comme une question posée à un point du processus, dont les réponses possibles forment un ensemble défini; chaque réponse porte une expression de condition attachée à l’un des flux sortants³.

Silver appelle gate chacun des flux de séquence sortant d’une passerelle; ce chapitre les nomme portes. Quand une passerelle a deux portes, il recommande de la libeller sous forme de question et ses portes oui et non⁴.

L'étiquette de la passerelle pose la question, celle de chaque porte donne la réponse.

Il souligne la différence avec la boîte de décision du logigramme: une passerelle teste une condition sur les données, la décision revenant à une activité placée avant elle⁴.

La sémantique d’exécution fixe l’ordre: les conditions sont évaluées l’une après l’autre, la première vraie désigne le flux emprunté et l’évaluation s’arrête là⁵. Si aucune n’est vraie, le jeton part sur le flux par défaut; en son absence, une exception est levée⁵.

La fusion exclusive

Une passerelle exclusive convergente fusionne des chemins alternatifs: chaque jeton entrant est acheminé vers le flux sortant sans synchronisation³.

La branche « non » demande les pièces manquantes, puis revient en amont de la vérification. La fusion exclusive fait du fragment un bloc de répétition.

Dumas en donne l’usage typique, le retour d’un bloc de répétition: la fusion exclusive convient parce qu’elle déplace vers son flux sortant tout jeton qu’elle reçoit. Une fusion parallèle, décrite plus bas, provoquerait un interblocage, puisqu’une seule des deux branches est active à la fois, et une fusion inclusive serait excessive ici⁶.

Silver précise ce que le symbole apporte: en fusion, la passerelle exclusive équivaut à l’absence de passerelle, ce qui la rend superflue devant une activité. Elle garde son intérêt devant une autre passerelle, où elle lève l’ambiguïté d’un losange à plusieurs entrées et plusieurs sorties⁷.

Le marqueur en croix

Le marqueur en X est facultatif: le standard écrit que la passerelle exclusive peut le placer dans le losange pour la distinguer des autres³. Il pose en revanche une exigence: un diagramme devrait être cohérent dans son usage de l’indicateur interne, plutôt que de mêler des passerelles qui le portent à d’autres qui s’en passent³. Le standard indique enfin sa préférence de modélisation, ses exemples montrant la passerelle exclusive sans indicateur interne³.

Silver dit la même chose et tranche pour son compte: les deux écritures ont un sens identique et il préfère le losange nu⁴. Les figures de cette référence portent la croix.

Le flux par défaut

Un chemin par défaut peut être identifié, emprunté lorsqu’aucune des expressions conditionnelles ne s’évalue à vrai³. Son marqueur est une barre oblique au début du connecteur⁸. Le standard réserve le flux par défaut à quatre sources: la passerelle exclusive, l’inclusive, la complexe et l’activité. Un flux de séquence conditionnel n’a jamais pour source une passerelle parallèle ni une événementielle⁸.

L’attribut default de la passerelle désigne lequel de ses flux sortants joue ce rôle. Ce flux ne devrait porter aucune expression de condition, et une telle expression sera ignorée³.

Pour Silver, par défaut se lit sinon; une passerelle en admet au plus un⁹.

La passerelle parallèle (parallel gateway)

Une passerelle parallèle synchronise des flux parallèles et en crée¹⁰. Elle doit porter un marqueur en forme de signe plus¹⁰.

En division, elle ne vérifie aucune condition: chaque flux sortant reçoit un jeton. En fusion, elle attend tous les flux entrants avant de déclencher ses sortants¹⁰.

Le modèle gagne une seconde branche et la paire de passerelles qui l'ouvre puis la referme. La préparation et la facturation se déroulent en même temps.

La sémantique d’exécution donne le compte exact: la passerelle est activée dès qu’il y a au moins un jeton sur chaque flux entrant, elle consomme exactement un jeton par flux entrant et en produit exactement un par flux sortant, les jetons excédentaires restant sur leur flux d’origine¹¹.

Plusieurs flux sortants d’une activité valent déjà une division parallèle, ce qui rend la passerelle de division techniquement redondante⁴. Dumas énonce la même abréviation et une seconde: la fusion exclusive peut s’omettre devant une activité ou un événement⁶.

Une étiquette de flux de séquence signifie une condition, et la passerelle parallèle est inconditionnelle: Silver en conclut qu’elle et ses portes restent sans étiquette⁷.

La passerelle inclusive (inclusive gateway)

Une passerelle inclusive divergente crée des chemins alternatifs qui peuvent aussi être parallèles¹². Toutes les expressions de condition sont évaluées, chacune indépendamment des autres, et tout flux dont la condition s’évalue à vrai est parcouru par un jeton¹². Toutes les combinaisons de chemins peuvent donc être empruntées, de zéro à la totalité, le modèle devant être conçu pour qu’au moins un chemin soit emprunté¹².

Elle doit porter un marqueur en forme de cercle¹². Le flux par défaut y obéit à la même règle que sur l’exclusive¹².

Une commande peut contenir des articles physiques, un abonnement ou les deux. La troisième porte est le flux par défaut, reconnaissable à sa barre oblique: elle transmet la commande à un gestionnaire.

En fusion, elle rassemble une combinaison de chemins alternatifs et parallèles: un jeton qui y arrive peut être synchronisé avec d’autres jetons qui arriveront plus tard¹². La sémantique d’exécution en donne le critère: la passerelle attend les branches entrantes qu’un jeton en circulation peut encore atteindre¹³.

Dumas appelle ce comportement la fusion synchronisante, distincte de la fusion simple de l’exclusive et de la synchronisation de la parallèle⁶. Il recommande d’employer la fusion inclusive là où elle est strictement nécessaire, sa sémantique élaborée pouvant dérouter le lecteur d’un modèle⁶.

La passerelle événementielle (event-based gateway)

Une passerelle événementielle est un point où le flux se divise selon des événements, là où l’exclusive et l’inclusive évaluent des expressions sur les données du processus¹⁴. Un événement, le plus souvent la réception d’un message, détermine le chemin emprunté: la décision revient à un autre participant, sur des données que le processus ne voit pas¹⁴.

Son marqueur doit ressembler à un événement intermédiaire multiple de capture¹⁴.

Le paiement et l'échéance des quatorze jours sont en course. Le premier qui survient emporte le flux.

Le comportement de cette passerelle tient à une configuration d’éléments dont le standard fixe les règles¹⁴.

Deux flux sortants au moins, sans expression de condition.
Les cibles sont des événements intermédiaires ou des tâches de réception (receive task), dans n’importe quelle combinaison, à ceci près qu’une configuration bâtie sur des événements intermédiaires de message exclut les tâches de réception, et réciproquement.
Une tâche de réception employée dans une configuration ne porte aucun événement intermédiaire attaché.
Les cibles n’ont pas d’autre flux de séquence entrant que celui venu de la passerelle.

Cinq déclencheurs d’événement intermédiaire sont valides: message, signal, minuterie, condition et multiple, ce dernier ne pouvant réunir que les précédents¹⁴. Les quatre autres, erreur, annulation, compensation et lien, sont invalides dans cette configuration¹⁴. Le chapitre sur les événements donne la grammaire de chacun.

Le premier événement déclenché envoie un jeton sur son flux sortant et les autres chemins cessent d’être valides: le standard décrit là une condition de course¹⁴. Le choix reste ainsi différé jusqu’à l’achèvement de la tâche ou de l’événement qui suit la porte¹⁵.

Les deux variantes d’instanciation

Placée au début d’un processus, la passerelle change de comportement et de marqueur¹⁴.

Quand son attribut instantiate vaut vrai, le processus est instancié au déclenchement du premier événement de la configuration et le marqueur prend l’aspect d’un événement de début multiple¹⁴. La passerelle ne doit alors porter aucun flux entrant¹⁴.

Quand eventGatewayType vaut Parallel, ce qui exige instantiate à vrai, le marqueur prend l’aspect d’un événement de début multiple parallèle¹⁴. La course subsiste pour l’instanciation, et les autres événements restent attendus avant l’achèvement normal du processus, leurs messages partageant la même information de corrélation¹⁴. Cette variante n’admet que des déclencheurs de message¹⁵.

Silver déconseille l’attribut instantiate: la sémantique est celle de plusieurs événements de début déclenchés et peu d’outils affichent la forme instanciante¹⁶.

La passerelle complexe (complex gateway)

La passerelle complexe sert à modéliser un comportement de synchronisation complexe¹⁷. Une expression activationCondition en décrit le comportement précis, par exemple des jetons sur trois des cinq flux entrants¹⁷. Ce qu’elle produit dépend des conditions portées par ses flux sortants, comme pour la division inclusive¹⁷. Des jetons arrivés plus tard sur les flux restants provoquent une réinitialisation, après laquelle de nouveaux jetons peuvent être produits¹⁷.

Elle doit porter un marqueur en forme d’astérisque¹⁷.

Elle est la seule passerelle à posséder un état interne. L’attribut d’instance waitingForStart vaut vrai au départ et passe à faux après activation, et il peut servir dans les conditions des flux sortants pour dire lesquels reçoivent un jeton à l’activation et lesquels en reçoivent à la réinitialisation¹⁷. L’attribut activationCount compte les jetons présents sur un flux entrant¹⁷.

Le premier avis reçu ouvre la suite, le second est bloqué. L'annotation porte la règle que le symbole laisse ouverte.

Silver ramène l’usage à un motif unique, le discriminateur (discriminator), qui laisse passer le premier flux entrant arrivé et bloque les suivants. C’est le seul comportement complexe qu’il rencontre souvent, et il demande une annotation textuelle pour expliciter le comportement voulu¹⁸. Le motif s’obtient en écrivant les conditions des flux sortants sur waitingForStart: le standard recommande qu’un flux sortant reçoive son jeton à l’activation ou à la réinitialisation, jamais aux deux, et il veut qu’au moins un flux sortant en reçoive un à l’activation sans en recevoir à la réinitialisation¹⁷. Faute de flux par défaut, la réinitialisation consomme le jeton tardif sans rien produire, ce que la sémantique d’exécution autorise¹⁹.

Cette même sémantique avertit: si la condition d’activation ne devient jamais vraie, les jetons restent bloqués indéfiniment sur la passerelle, ce qui peut verrouiller le processus entier¹⁹.

Apparier la division et la fusion

Une division produit des jetons, une fusion en consomme. Dumas décrit les deux anomalies⁶. L’interblocage (deadlock): une fusion parallèle placée après une division exclusive attend un jeton sur chacune de ses branches entrantes alors qu’une seule en a reçu un, et l’instance s’arrête là. Le défaut de synchronisation (lack of synchronization): une fusion exclusive placée après une division parallèle laisse passer chaque jeton dès son arrivée, si bien que la suite du processus s’exécute autant de fois qu’il y a de branches et que l’événement de fin est atteint plusieurs fois⁶.

La sémantique d’exécution range ce second comportement parmi les patrons pris en charge par la passerelle exclusive, sous le nom de multi-merge⁵. Silver le juge presque toujours involontaire, d’où sa règle: la division parallèle peut s’omettre, la fusion parallèle demande son symbole⁷.

Le repère de Dumas est l’appariement: une fusion exclusive après une division exclusive, une fusion parallèle après une division parallèle⁶. Quand le modèle échappe à cette structure de blocs emboîtés, il conseille de dérouler le parcours des jetons en essayant d’abord la fusion exclusive, puis la parallèle, l’inclusive fonctionnant dans tous les cas⁶.

Les classes de conformité

Les cinq passerelles se répartissent entre les sous-classes de conformité, qui fixent ce qu’un outil doit prendre en charge pour revendiquer un niveau²⁰.

La sous-classe descriptive admet la passerelle exclusive et la parallèle, avec leurs seuls attributs id et name²⁰. La sous-classe analytique y ajoute l’inclusive et l’événementielle, l’attribut default de l’exclusive, ainsi que le flux de séquence conditionnel et le flux de séquence par défaut²⁰. La passerelle complexe figure hors des deux, ce que Silver relève¹⁸.

Un modèle destiné à des interlocuteurs métier se contente donc du choix exclusif et de la mise en parallèle.

Au-delà du losange

Trois éléments croisés ici appartiennent au chapitre sur les flux et les artefacts: l’expression de condition attachée à une porte, le flux par défaut pris comme connecteur et le flux de séquence conditionnel issu d’une activité. Les déclencheurs nommés par la passerelle événementielle appartiennent au chapitre sur les événements.

Le chapitre suivant

BPMN: les flux et les artefacts. Flux de séquence et sa condition, flux par défaut, flux de message, association, annotation textuelle et groupe: les connecteurs et les artefacts de BPMN 2.0.

Notes et références

OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §10.6 « Gateways ». Cette clause porte la définition de la passerelle comme contrôle de la convergence et de la divergence des flux de séquence, l’inutilité du symbole quand le flux se passe de contrôle, la fusion et la séparation des jetons, le losange à trait fin unique, l’indicateur interne de type, l’absence d’effet sur les mesures opérationnelles ainsi que la remarque sur la bonne pratique d’une fonction par passerelle. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §10.6.1 « Sequence Flow Considerations »: le raccordement des flux en tout point de la bordure, l’obligation faite à une passerelle d’avoir plusieurs flux entrants ou plusieurs flux sortants, les quatre valeurs de gatewayDirection avec leurs contraintes, ainsi que le comportement de divergence exécuté à l’instanciation quand la passerelle n’a pas de flux entrant et que le processus n’a pas d’événement de début. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §10.6.2 « Exclusive Gateway »: les chemins alternatifs dont un seul est emprunté par instance, la décision présentée comme une question à réponses définies, le marqueur en X déclaré facultatif avec l’exigence de cohérence du diagramme et la préférence de modélisation du document, le chemin par défaut avec l’exception levée en son absence, la fusion sans synchronisation, ainsi que l’attribut default du tableau 10.123 et l’expression de condition ignorée sur le flux par défaut. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Bruce Silver, BPMN Method and Style, 2e édition, Cody-Cassidy Press, 2011: le terme gate pour un flux de séquence sortant d’une passerelle, l’étiquetage de la passerelle à deux portes par une question et des portes par oui et non, la passerelle qui teste une condition sur les données là où la décision revient à une activité, l’équivalence de sens entre le losange nu et le losange à croix avec la préférence de Silver pour le premier, ainsi que la redondance technique de la division parallèle après une activité. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §13.4.2 « Exclusive Gateway », tableau 13.2: l’évaluation ordonnée des conditions, la première vraie qui fixe le flux, le passage au flux par défaut sinon et l’exception levée quand aucune condition n’est vraie sans flux par défaut. Le même tableau range le multi-merge (WCP-8) parmi les patrons pris en charge. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Marlon Dumas, Marcello La Rosa, Jan Mendling et Hajo A. Reijers, Fundamentals of Business Process Management, 2e édition, Springer, 2018, §3.2 « Branching and Merging »: l’interblocage et le défaut de synchronisation, l’appariement du type de fusion à celui de la division avec le parcours des jetons pour les modèles non structurés en blocs, la fusion exclusive comme passe-plat et son emploi au retour d’un bloc de répétition, les deux abréviations admises pour la division parallèle et la fusion exclusive, ainsi que la fusion synchronisante de l’inclusive et la recommandation de la réserver aux cas où elle est strictement nécessaire. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Bruce Silver, BPMN Method and Style, 2e édition: le multi-merge jugé presque toujours involontaire, la fusion parallèle qui garde son symbole quand la division peut s’en passer, la fusion exclusive équivalente à l’absence de passerelle devant une activité et utile devant une autre passerelle, ainsi que l’absence d’étiquette sur la passerelle parallèle et ses portes. ↩︎ ↩︎ ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §8.4.13 « Sequence Flow »: la barre oblique tracée au début du connecteur d’un flux par défaut, et la liste des sources autorisées, passerelle exclusive, inclusive ou complexe et activité. La même clause pose, pour le flux de séquence conditionnel, qu’une passerelle source ne doit être ni de type parallèle ni de type événementiel. ↩︎ ↩︎
Bruce Silver, BPMN Method and Style, 2e édition: le flux par défaut qui se lit sinon, emprunté quand aucune autre porte ne l’est, à raison d’un au plus par passerelle. ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §10.6.4 « Parallel Gateway »: la synchronisation et la création de flux parallèles, le marqueur en signe plus obligatoire, le jeton envoyé sur chaque flux sortant sans vérification de condition et l’attente de tous les flux entrants en fusion. ↩︎ ↩︎ ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §13.4.1 « Parallel Gateway (Fork and Join) », tableau 13.1: l’activation dès un jeton sur chaque flux entrant, la consommation et la production d’exactement un jeton par flux, et les jetons excédentaires laissés en place. ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §10.6.3 « Inclusive Gateway »: l’évaluation de toutes les conditions, l’indépendance des chemins et les combinaisons de zéro à la totalité, le marqueur en cercle obligatoire, le chemin par défaut, la fusion d’une combinaison de chemins alternatifs et parallèles avec la synchronisation possible de jetons arrivant plus tard, ainsi que l’attribut default du tableau 10.124. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §13.4.3 « Inclusive Gateway », tableau 13.3: la condition d’activation exprimée sur les chemins dirigés, qui revient à attendre les branches entrantes qu’un jeton en circulation peut encore atteindre. ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §10.6.6 « Event-Based Gateway »: le branchement fondé sur des événements plutôt que sur des expressions de données, la décision revenant à un autre participant, le marqueur en événement intermédiaire multiple de capture, les deux flux sortants au minimum sans expression de condition, la configuration par événements intermédiaires ou tâches de réception avec l’exclusion mutuelle du message et de la tâche de réception, l’absence d’événement attaché sur ces tâches, l’absence d’autre flux entrant sur les cibles, la liste des cinq déclencheurs valides et des quatre invalides, la condition de course, ainsi que instantiate et eventGatewayType du tableau 10.127 avec les marqueurs correspondants. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §13.4.4 « Event-based Gateway (Exclusive Decision (event-based)) »: le choix différé jusqu’à l’achèvement de la tâche ou de l’événement qui suit, le premier achevé retirant les autres branches, ainsi que la restriction aux déclencheurs de message pour la passerelle événementielle parallèle placée au début d’un processus. Le tableau 13.4 range le comportement sous le nom de deferred choice (WCP-16). ↩︎ ↩︎
Bruce Silver, BPMN Method and Style, 2e édition, guide d’implémentation: l’attribut instantiate de la passerelle événementielle, dont la sémantique est celle de plusieurs événements de début déclenchés et dont peu d’outils affichent la forme, écarté par la méthode au profit de ces événements de début. ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §10.6.5 « Complex Gateway »: l’expression activationCondition avec l’exemple de trois flux sur cinq, les conditions de sortie reprises de la division inclusive, la réinitialisation provoquée par les jetons tardifs, le marqueur en astérisque obligatoire, ainsi que activationCount et waitingForStart aux tableaux 10.125 et 10.126. La même clause recommande qu’un flux sortant reçoive un jeton à l’activation ou à la réinitialisation sans recevoir aux deux, et demande qu’au moins un flux sortant en reçoive un à l’activation, sans production de jeton à la réinitialisation. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Bruce Silver, BPMN Method and Style, 2e édition: la passerelle complexe ramenée au motif du discriminator, qui laisse passer le premier flux entrant et bloque les suivants, l’annotation textuelle exigée pour expliciter le comportement, et l’absence de la passerelle complexe de la sous-classe analytique. ↩︎ ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §13.4.5 « Complex Gateway », tableau 13.5: la réinitialisation qui peut ne produire aucun jeton sans lever d’exception, ainsi que les jetons bloqués indéfiniment et le verrouillage possible du processus quand la condition d’activation ne devient jamais vraie. ↩︎ ↩︎
OMG, Business Process Model and Notation (BPMN), version 2.0.2, §2.2.2 « BPMN Process Elements ». Le tableau 2.1 « Descriptive Conformance Sub-Class Elements and Attributes » porte exclusiveGateway et parallelGateway avec id et name. Le tableau 2.2, qui ajoute les éléments de la classe analytique, porte inclusiveGateway, eventBasedGateway, l’attribut default ajouté à exclusiveGateway, ainsi que sequenceFlow (conditional) et sequenceFlow (default). La passerelle complexe n’apparaît dans aucun des deux. La clause précise que les critères d’une sous-classe s’appliquent à l’outil qui en revendique la prise en charge. ↩︎ ↩︎ ↩︎