Prozessnetzen

Prozessnetzen sind abstrakte Modelle, die die Organisation mehrerer Prozesse und deren Interaktionen durch Kommunikationskanäle beschreiben. Sie dienen der Darstellung paralleler Abläufe, Synchronisation und des Flusses von Daten, Materialien oder Steuerinformationen. Typische Darstellungen sind gerichtete Graphen, in denen Knoten Prozesse repräsentieren und Kanten den Austausch von Signalen, Datenpaketen oder Stoffströmen.

Im Bereich der Informatik werden Prozessnetze oft verwendet, um parallele Programme oder Streaming-Pipelines zu modellieren. Wichtige formale Modelle sind die Kahn-Prozessnetze (KPN), bei denen jeder Prozess eine Funktion ist, die Datenströme erzeugt und konsumiert; die Semantik ist typischerweise asynchron und ereignisgesteuert. Ein weiteres, weit verbreitetes formales Modell ist das Petri-Netz, das Verteilungen von Ressourcen und Synchronisation durch Markierungen und Transitionen beschreibt. Dataflow-Netzwerke und Workflow-Netze fassen ähnliche Konzepte zusammen, unterscheiden sich jedoch in der Semantik.

In der Technik und Wirtschaft werden Prozessnetze auch zur Abbildung von Prozessabläufen in der Verfahrenstechnik verwendet. Hier bezeichnet man Netzwerke von Einheiten (Reaktoren, Separatoren) und Strömungsverbindungen, die Materie und Energie transportieren. Zur Diagrammierung dienen Process-Flow-Diagramme oder Prozessnetz-Diagramme.

Beispiele für Anwendungen finden sich in der Simulation verteilter Systeme, der digitalen Signalverarbeitung, der industriellen Automatisierung, im Workflow-Management und in der Prozessoptimierung. Historisch haben Prozessnetze zur formalen Analyse von Nebenläufigkeit und Synchronisation beigetragen und beeinflussten Konzepte wie Dataflow-Programmiersprachen und modellbasierte Simulation.