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基于Petri网的业务流程建模推荐与最优对齐研究

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基于Petri网的业务流程建模推荐与最优对齐研究

作者：李多芹安徽理工大学

学位级别：硕士

随着建模思想在各企业中的不断深入,业务流程建模工作已经达到了相当复杂的水平。为了辅助建模者快速构建更高质量的业务流程模型,兴起了对流程建模推荐技术的研究。现存的方法中大多数都是基于图结构或基于流程行为的,然而在实际的工... 详细信息

随着建模思想在各企业中的不断深入,业务流程建模工作已经达到了相当复杂的水平。为了辅助建模者快速构建更高质量的业务流程模型,兴起了对流程建模推荐技术的研究。现存的方法中大多数都是基于图结构或基于流程行为的,然而在实际的工作流程中实现同一业务目标可能有各种图结构及多种不同的路径,因此现存的推荐技术可能会导致很多有用推荐信息的丢失。于是,有学者提出在建模过程中考虑流程的目标能够为建模者提供强有力的指引,但是目前为止关联流程目标的建模推荐方法并不多见。与此同时,随着信息技术的发展,如今的信息系统已经可以精确的记录业务流程的执行。于是,当新建的业务流程模型投入使用后,需要分析实际流程和建模流程的偏差,即服从性校验问题,进而在此基础上实施流程增强,性能分析及日志修复等操作。目前,流程模型与事件日志的对齐已经成为解决服从性校验问题约定俗成的标准。其中最优的对齐指的是给定成本函数下成本最低的对齐。然而,现存的成本函数可能会导致对齐成本严重偏离感知成本的问题。此外,仅依赖于成本函数计算模型与日志的最优对齐可能会导致对齐结果无法精确的反映实际流程和建模流程之间存在的偏差。本文首先基于Petri网及其行为轮廓的概念,提出了一种新的流程建模推荐技术,同时对新建模型进行行为关系方面的审查;接着在将建模流程与实际流程进行对齐时,分别提出了一种新的成本函数以及新的最优对齐选取策略。主要研究内容如下:(1)针对基于图结构和基于行为路径的推荐技术的限制,从全新的角度出发提出了一种基于行为轮廓定义目标规则的流程建模推荐方法。该方法以用行为轮廓标表示的业务目标为指引,旨在为建模者从流程库中提取更多有用的推荐信息,进而辅助建模者建立更高质量的业务流程模型。(2)针对新建业务流程模型可能会存在行为关系错误的问题,提出一种从全局角度审查新建业务流程模型的方法。该方法利用行为轮廓的概念对新建模型中活动间的行为关系进行基于流程库的审查,以确保流程中各活动间行为关系的正确性,审查的结果可用以对新建的模型进行优化,进而得到更高质量的新建业务流程模型。(3)针对现存成本函数可能无法准确反映实际流程和真实流程之间偏差的问题,提出了一种基于感知成本的流程模型与事件日志有效对齐方法,该方法从感知成本这一概念出发定义了一种新的成本函数,即重要同步成本函数。在该函数下,最终的对齐成本更加贴近感知成本、对齐结果更加贴近不服从日志迹的拟定执行轨迹,从而更准确的反映实际流程和真实流程之间的偏差。同时,基于该函数给出一种能够提升效率的对齐方法。(4)针对仅依赖成本函数计算模型与日志最优对齐的局限性,提出了一种基于服从日志概率分布的业务流程模型最优对齐选取策略。在该策略下,最优对齐不再仅是给定成本函数下成本最小的对齐,而是将对齐成本与服从日志的概率分布结合起来,共同反映某一对齐为最优对齐的置信度,并将置信度值最高的对齐作为最优对齐。这样的最优对齐选取策略可以解决对齐结果不合理问题和最优对齐不唯一问题,进而使对齐结果更加精确的反映实际流程和建模流程之间存在的偏差。图 [31] 表 [15] 参 [86]

关键词：流程建模推荐行为轮廓业务目标模型审查成本函数感知成本日志概率分布最优对齐

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基于启发式搜索的带循环模型一致性检测方法

计算机集成制造系统 2022年第10期28卷 3081-3089页

作者：谢燕燕辉陈晓杰段会龙海南大学生物医学工程学院海南海口570100 海南大学信息与通信工程学院海南海口570100 海南省生物医学工程重点实验室海南海口570100 浙江大学生物医学工程与仪器科学学院浙江杭州310000

为了尽可能高效、准确地计算带循环模型的最优对齐,鉴于已有可保证准确性的无循环模型的一致性检测方法,提出带循环模型的一致性检测方法,其将带循环模型的一致性检测问题转化为寻找与给定事件序列一致性程度最高的循环展开过程。该方... 详细信息

为了尽可能高效、准确地计算带循环模型的最优对齐,鉴于已有可保证准确性的无循环模型的一致性检测方法,提出带循环模型的一致性检测方法,其将带循环模型的一致性检测问题转化为寻找与给定事件序列一致性程度最高的循环展开过程。该方法利用过程模型中的循环对应事件序列中重复事件的特点,提出将事件序列按重复事件出现节点分解为若干子序列;将展开循环后(无循环)的过程模型与子序列逐渐递增的事件序列进行最优对齐计算,得到各循环展开情况与事件序列的匹配程度;以匹配程度作为启发信息,优先针对匹配程度高的展开情况继续展开,直到找到与事件序列最匹配的循环展开过程。实验结果表明,启发式搜索策略能有效减少搜索空间,在事件日志中的新增变异为非模型活动的情况下,准确率达到99.8%,验证了方法的有效性。

关键词：事件序列循环展开搜索空间最优对齐启发式搜索

事件日志的批量迹与过程模型的多视角对齐方法

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计算机应用研究 2023年第7期40卷 2045-2052,2059页

作者：孙晋永邓文伟许乾孙志刚桂林电子科技大学广西可信软件重点实验室广西桂林541004 广西师范大学计算机科学与工程学院广西桂林541004

在业务过程发现的一致性检测中,现有事件日志与过程模型的多视角对齐方法一次只能获得一条迹与过程模型的最优对齐;并且最优对齐求解中的启发函数计算复杂,以致最优对齐的计算效率较低。为此,提出一种基于迹最小编辑距离的、事件日志的... 详细信息

在业务过程发现的一致性检测中,现有事件日志与过程模型的多视角对齐方法一次只能获得一条迹与过程模型的最优对齐;并且最优对齐求解中的启发函数计算复杂,以致最优对齐的计算效率较低。为此,提出一种基于迹最小编辑距离的、事件日志的批量迹与过程模型的多视角对齐方法。首先选取事件日志中的多条迹组成批量迹,使用过程挖掘算法得到批量迹的日志模型;进而获取日志模型与过程模型的乘积模型及其变迁系统,即为批量迹的搜索空间;然后设计基于Petri网变迁序列集合与剩余迹的最小编辑距离的启发函数来加快A^(*)算法;最后设计可调节数据和资源视角所占权重的多视角代价函数,在乘积模型的变迁系统上提出批量迹中每条迹与过程模型的多视角最优对齐方法。仿真实验结果表明,相比已有工作,在计算批量迹与过程模型间的多视角对齐时,所提方法占用更少的内存空间和使用更少的运行时间。该方法提高了最优对齐的启发函数计算速度,可以一次获得批量迹的所有最优对齐,进而提高了事件日志与过程模型的多视角对齐效率。

关键词：过程模型一致性检测多视角批量迹最优对齐

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事件日志与业务过程模型的一致性检测研究

事件日志与业务过程模型的一致性检测研究

作者：邓文伟桂林电子科技大学

学位级别：硕士

目前,大部分企业和组织使用信息系统来支持业务过程的运行过程。在业务过程的运行中,由于所需资源缺失、时间冲突、人为操作不当等原因,导致运行过程偏离实际情况,可能会给企业和组织带来大量损失。因此,业务过程的一致性检测越来越被... 详细信息

目前,大部分企业和组织使用信息系统来支持业务过程的运行过程。在业务过程的运行中,由于所需资源缺失、时间冲突、人为操作不当等原因,导致运行过程偏离实际情况,可能会给企业和组织带来大量损失。因此,业务过程的一致性检测越来越被企业和组织所重视。近似一致性检测方法和多视角对齐方法是业务过程模型一致性检测的两个重要方法。其中,近似一致性检测方法通过减少对齐的次数来提高一致性检测的效率;多视角对齐方法通过同时检测控制流、数据等视角的一致性来获取更全面的一致性检测结果。然而现有的近似一致性检测方法获取的近似拟合度不稳定且偏差较大、多视角对齐方法的计算过程较为复杂。为此,本文对近似一致性检测方法和多视角对齐方法进行进一步的研究,主要贡献如下:(1)针对现有的近似一致性检测方法获取的近似拟合度不稳定且偏差较大的问题。本文提出一种基于迹代价矩阵的模型行为子集的近似一致性检测方法。首先使用提出的基于迹代价的邻接矩阵法选取日志候选迹集合,接着使用对齐方法计算日志候选迹集合对应的模型行为子集,最后设计事件日志与过程模型的近似拟合度和上下界确定算法,得到事件日志与过程模型的近似拟合度和上下界。实验结果表明,相比与频率法、聚类方法,本文方法在计算近似一致性检测时可以获取更精确的近似拟合度和更窄的拟合度边界,也说明本文方法获得的近似拟合度更接近于真实的拟合度且更稳定。(2)针对现有的事件日志与过程模型的多视角对齐方法一次只能获得一条迹与过程模型的最优对齐,并且最优对齐求解中的启发函数计算复杂的问题。本文提出一种基于迹最小编辑距离的、事件日志的批量迹与过程模型的多视角对齐方法。首先选取事件日志中的多条迹组成批量迹,使用过程挖掘算法得到批量迹的日志模型。进而获取日志模型与过程模型的乘积模型及其变迁系统,即为批量迹的搜索空间。然后设计基于Petri网变迁序列集合与剩余迹的最小编辑距离的启发函数来加快A*算法。最后设计可调节数据和资源视角所占权重的多视角代价函数,在乘积模型的变迁系统上提出批量迹中每条迹与过程模型的多视角最优对齐方法。实验结果表明,相比已有工作,在计算批量迹与过程模型间的多视角对齐时,本文方法占用了更少的内存空间和使用更少的运行时间。本文方法可以一次获得批量迹的所有最优对齐,提高了最优对齐中的启发函数的计算速度,进而提高了事件日志与过程模型的多视角对齐效率。

关键词：一致性检测近似多视角批量迹最优对齐

基于Petri网的事件日志与过程模型对齐方法

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计算机集成制造系统 2019年第4期25卷 809-829页

作者：田银花杜玉越韩咚刘伟山东科技大学计算机科学与工程学院山东青岛266590 山东科技大学信息工程系山东泰安271000 山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590

为了提高过程挖掘中计算最优对齐的效率,提出一种基于Petri网的事件日志与过程模型之间的快速对齐方法——RapidAlign方法。该方法在观察日志的同时运行模型,比对日志活动与模型活动,从而得到日志移动、模型移动和同步移动;根据移动类... 详细信息

为了提高过程挖掘中计算最优对齐的效率,提出一种基于Petri网的事件日志与过程模型之间的快速对齐方法——RapidAlign方法。该方法在观察日志的同时运行模型,比对日志活动与模型活动,从而得到日志移动、模型移动和同步移动;根据移动类型计算代价值,并记录日志和模型的当前状态;选取代价值最小的状态继续日志的观察和模型的运行,直到日志和模型均到达结束状态。最终生成一个最优对齐图,其源节点到终节点之间的路径包含了基于标准似然代价函数的事件日志与业务过程模型之间的所有最优对齐。对RapidAlign方法的适用性进行了详细且严格的描述,从理论上证明了该方法的正确性与有效性。通过仿真实验,验证了RapidAlign方法的优越性。

关键词：最优对齐过程挖掘事件日志过程模型 Petri网

基于对齐处理与偏差检测的业务流程适合度分析

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计算机集成制造系统 2020年第6期26卷 1573-1581页

作者：张力雯方贤文安徽理工大学数学与大数据学院安徽淮南232001

由于业务流程在实际应用中的多变性及动态性,需要对日志与给定模型之间的服从性进行校验与分析。目前的服从性校验方法主要将日志与模型进行对齐处理以检测整体偏差,但这种全局观测所获得的偏差会影响服从性校验的准确性,因此提出一种... 详细信息

由于业务流程在实际应用中的多变性及动态性,需要对日志与给定模型之间的服从性进行校验与分析。目前的服从性校验方法主要将日志与模型进行对齐处理以检测整体偏差,但这种全局观测所获得的偏差会影响服从性校验的准确性,因此提出一种新方法对日志和给定模型间的最优对齐进行搜索来分析服从性。首先设定选择子序列划分对齐的种类,并通过对齐搜索算法在不断排除的过程中寻找最小偏差对齐;然后分析同一偏差以不同形式回放于模型子模块中的精度及行为关系确定最优对齐。该方法通过实际业务流程的研究案例及比较实验进行评估,其结果表明准确检测偏差能够明显提高适合度的测量值,并通过分析适合度测量的详细数据得出缩小对齐比较范围可减少计算量的结论。

关键词：服从性校验适合度测量最小偏差最优对齐偏差检测

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基于行为校验与偏差组合的过程模型修复

计算机集成制造系统 2021年第9期27卷 2625-2635页

作者：张力雯方贤文邵叱风王丽丽安徽理工大学数学与大数据学院安徽淮南232001 同济大学嵌入式系统与服务计算教育部重点实验室上海201804

模型修复通过对偏差行为的合理调整,改善事件日志与业务流程之间的一致性性能。采用自循环插入方式对日志中可观测的偏差活动进行模型修复,将优先考虑适合度的提升而忽视精度。为获得事件日志与过程模型之间不可回放的行为模式,根据行... 详细信息

模型修复通过对偏差行为的合理调整,改善事件日志与业务流程之间的一致性性能。采用自循环插入方式对日志中可观测的偏差活动进行模型修复,将优先考虑适合度的提升而忽视精度。为获得事件日志与过程模型之间不可回放的行为模式,根据行为关系将其可达活动图表划分为若干个片段并进行服从性校验。利用回放过程中行为模式所产生的最优对齐检测偏差的发生、位置以及潜在行为关系,将具有直接跟随关系的偏差元素构建为可修复的子结构,从而通过减少事件日志中的偏差个数而改善精度。通过实验使用M-repair插件在不同数据集上进行评估,结果表明该方法相较于现存方法在保证适合度的前提下可显著提升精度。

关键词：模型修复可达活动图表最优对齐直接跟随活动偏差子结构

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基于结构的加权对齐计算方法

哈尔滨商业大学学报（自然科学版） 2022年第2期38卷 217-223,232页

作者：魏瑶邵叱风安徽理工大学数学与大数据学院淮南232001 安徽科技学院信息与网络工程学院蚌埠233100

现阶段最优对齐的成本计算大多只与对齐中移动个数保持相关,忽视了活动之间的结构关系,缺乏对单一活动成本的考虑.基于活动的结构关联提出一种增强活动依赖的最优对齐加权计算方法.基于活动的结构关联提出相对权重的概念,并给出计算方法... 详细信息

现阶段最优对齐的成本计算大多只与对齐中移动个数保持相关,忽视了活动之间的结构关系,缺乏对单一活动成本的考虑.基于活动的结构关联提出一种增强活动依赖的最优对齐加权计算方法.基于活动的结构关联提出相对权重的概念,并给出计算方法;基于结构出现频次,提出活动权重归一化方法;基于动态规划的对齐方法计算加权后的对齐成本.实验利用一个包含顺序、选择及并发结构的模型及其部分系统日志对方法的可行性及有效性进行了验证.

关键词：最优对齐结构关联相对权重权重归一化动态规划

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基于成本对齐的业务流程变化挖掘方法

计算机科学 2020年第7期47卷 78-83页

作者：刘静方贤文安徽理工大学数学与大数据学院安徽淮南232001

变化挖掘是业务流程管理的核心,从事件日志中挖掘出业务流程的变化尤为重要。已有对变化挖掘的分析方法大多集中在源模型或目标模型已知的基础上。文中从系统日志的角度提出了一种基于成本最优对齐的业务流程变化挖掘方法。首先,根据事... 详细信息

变化挖掘是业务流程管理的核心,从事件日志中挖掘出业务流程的变化尤为重要。已有对变化挖掘的分析方法大多集中在源模型或目标模型已知的基础上。文中从系统日志的角度提出了一种基于成本最优对齐的业务流程变化挖掘方法。首先,根据事件日志提取出有效的高频形态学发生片段,计算出各迹对齐时的最高成本函数值,并在此基础上发现最优迹对齐;然后,通过度量最优对齐时变化日志与源日志间的相似性度,快速且高效地挖掘出变化集。最后通过实例分析显示了该方法的有效性。

关键词：变化挖掘最优对齐成本函数相似性度高频片段