Оцінювання характеристик інформаційних об'єктів на прикладі елементів знання-ємних бізнес-процесів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський національний університет радіоелектроніки

ОЦІНЮВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ІНФОРМАЦІЙНИХ ОБ'ЄКТІВ НА ПРИКЛАДІ ЕЛЕМЕНТІВ ЗНАННЯ-ЄМНИХ БІЗНЕС- ПРОЦЕСІВ

В. Левикін, О. Чала

Анотація

інформаційний оцінювання об'єкт бізнес

Запропоновано метод оцінювання властивостей інформаційних об'єктів знання ємного бізнес процесу на основі визначення відношень еквівалентності, порядку, та адитивності. Оцінювання властивостей об'єктів виконується у двох вимірах: просторовому та часовому. Запропонований метод реалізує системний підхід до оцінювання інформаційних об'єктів. Розглядаються не лише однорідні властивості об'єктів, а й відношення між різними властивостями, що створює можливості для оцінки довільних фрагментів процесу, пов'язаних з обробкою підмножин об'єктів. Сфера практичного застосування отриманих результатів пов'язана з побудовою та аналізом моделей процесів у парадигмі process mining.

Ключові слова: вимірювання, дискретний процес, лог процесу, подія.

Аннотация

Оценка характеристик информационных объектов на примере элементов знание-емких бизнес- процессов

В.М. Левыкин, О.В. Чалая

Предложен метод оценки свойств информационных объектов знание-емкого бизнес процесса на основе определения отношений эквивалентности, порядка и аддитивности. Оценка свойств объектов выполняется в двух измерениях: пространственном и временном. Предложенный метод реализует системный подход к оценке информационных объектов. Рассматриваются не только однородные свойства объектов, но и отношение между различными свойствами, что создает возможности для оценки произвольных фрагментов процесса, связанных с обработкой подмножеств объектов. Сфера практического применения полученных теоретических результатов связана с построением и анализом моделей процессов в парадигме process mining.

Ключевые слова: измерение, дискретный процесс, лог процесса, событие.

Annotation

Evaluation of the characteristics of information objects using elements of knowledge-intensive business process

V.M. Levykin, O.V. Chala

Method for estimation the properties of information objects of knowledge-intensive business processes is proposed. The technique is based on the determination of equivalence relations, order and additives. Evaluation of objects is performed in two dimensions: spatial and temporal. Evaluation of spatial dimension is intended to set the order of the intensity of the information object properties. Evaluation of the time dimension is intended for determining the duration of use of subsets of information objects. The proposed method implements a systematic approach to the evaluation of the information objects. Homogeneous properties of objects, and the relationship between different properties are considered. This makes it possible to evaluate the fragments of a process which are associated with the processing of a priori defined subsets of objects, and to compare these fragments for different companies. As a result of this comparison, one can determine the "problem" information objects, processing of which leads to additional costs.

The practical application of the theoretical results is designed to support decision-making in the design and analysis of process models in the paradigm of the process mining.

Keywords: measurement, discrete process, log, event.

Виклад основного матеріалу

Відповідно до рекомендацій Міжнародного Комітету з мір та вагів, існує потреба у вирішенні метрологічних задач у промисловості, медицині, освіті, тощо [1], що потребує реалізації комплексного, системного підходу до оцінювання складних об'єктів.

Проблематика оцінювання емпіричних об'єктів, що мають як фізичну, так і інформаційну природу, потребує розробки підходів до вимірювань в інформаційній сфері на основі розширеного трактування поняття «вимірювання»[2,3], з урахуванням відношень між властивостями таких об'єктів [4]. Прикладом складного емпіричного об'єкту є знання-ємний бізнес-процес [5]. Він складається з інших емпіричних об'єктів, як фізичних, так і інформаційних. Як правило, бізнес-процес функціонує в середовищі процесної інформаційної управляючої системи [6]. Вимірювання окремих фізичних параметрів процесу (наприклад, часу виконання дій) здійснюється засобами інформаційної системи і зберігається в базі даних. Модель процесу містить правила вибору дій відповідно до його поточного стану. Поточний стан відображається в базі даних інформаційної системи. Тому в рамках задачі оцінювання процес доцільно розглядати як комплексний інформаційний об'єкт.

Знання-ємний процес містить у собі контекст, множину допустимих дій, та правила, які визначають послідовність дій відповідно до контексту [7]. Зазначені рівні опису такого процесу складаються з окремих інформаційних об'єктів.

Як відомо, для емпіричних об'єктів властивості проявляються у відношеннях еквівалентності, порядку та адитивності [4,8]. Такі відношення існують і між складовими знання-ємного бізнес-процесу. Послідовність дій складається з окремих операцій, між якими існують відношення еквівалентності та порядку. Контекст складається з множини об'єктів, що взаємодіють між собою. Між властивостями цих об'єктів існують відношення еквівалентності та порядку, а в деяких випадках - адитивності. В той же час сьогодні головна увага приділяється розробці методологічного забезпечення вимірювання лише окремих властивостей таких об'єктів, а питання комплексного оцінювання досліджені недостатньо [8]. Тому проблематика оцінювання знання-ємних бізнес-процесів та їх складових інформаційних об'єктів на основі комплексного підходу є актуальною.

Метою даної статті є розробка методу оцінювання інформаційних об'єктів, що входять до складу знання-ємного бізнес-процесу з урахуванням відношень між властивостями таких об'єктів.

Досягнення мети потребує вирішення завдань визначення відношень еквівалентності, порядку та адитивності для інформаційних об'єктів, а також обґрунтування й розробки методу оцінювання.

В практичному плані оцінювання інформаційних об'єктів потрібне для порівняння аналогічних процесів на різних підприємствах або різних реалізацій одного й того ж процесу для виявлення «проблемних» інформаційних об'єктів, взаємодія з якими пов'язана з додатковими витратами ресурсів.

Оцінювання інформаційних об'єктів

Об'єктом вимірювання може бути будь-який емпіричний об'єкт або процес, властивості якого підлягають вимірюванню. Ці властивості проявляються у різних формах, однак для вимірювань потрібно використовувати кількісні властивості. Емпіричний об'єкт характеризується нескінченою множиною властивостей та відношень між цими властивостями [3].

Інформаційні об'єкти існують у віртуальному (інформаційному просторі), можуть відображувати фізичні об'єкти та характеризуються зміною своїх властивостей протягом часу. Зміна кількості та проявів властивостей залежить від еволюції інформаційної системи, в інформаційному просторі якої вони функціонують. В певний проміжок часу множина властивостей є скінченою, однак з плином часу властивості можуть змінюватись. Кількість змін, як правило, не може бути передбачена так, як і кількість нових властивостей. Тому можемо вважати, що інформаційний об'єкт має нескінчені множини властивостей та зв'язків між ними і є різновидом емпіричного об'єкту.

Прикладами таких інформаційних об'єктів є: модулі чи окремі об'єкти інформаційної системи; об'єкти баз даних та знань, віртуальні об'єкти, з якими взаємодіє бізнес-процес, тощо.

Задача вимірювання емпіричних об'єктів потребує використання більш розширеної трактовки поняття «вимірювання»[1,7]. Наприклад, вимірювання інформаційних об'єктів не передбачає знаходження фізичної величини дослідним шляхом. Всі дані про такі об'єкти розміщуються в базі даних у різних форматах. Відзначимо принципову різницю між даними та інформацією для поставленої задачі.

Дані є набором символів, що не мають необхідної для їх практичного застосування структури. Інформацією є структуровані (перетворені, нормалізовані, тощо) дані, що можуть бути використані для практичних потреб. Тобто в даному випадку дані є вхідною величиною, а інформація - результатом вимірювань.

Наприклад, первісні дані, що потрібні для визначення кількісного значення властивості одного інформаційного об'єкту можуть бути розміщені у декількох таблицях бази даних чи декількох файлах. До того ж, як зміст таблиць бази, так і файли можуть змінюватись протягом функціонування інформаційного об'єкту. Тому первісні дані в файлах потребують перетворення в інформативні параметри із заданою точністю. В подальшому це дає змогу порівнювати інформаційні об'єкти, що на перший погляд є кардинально відмінними.

Наведемо приклад таких вхідних даних для інформаційних систем процесного управління. Звичайно інформаційно-управляюча система фіксує всі події, що виникають під час її функціонування. Події записуються послідовно до файлу логу (журналу реєстрації). Кожна подія описується у вигляді множини атрибутів, що відображають значення окремих властивостей різних об'єктів бізнес-процесу у фіксовані моменти часу. Ці об'єкти можуть мати фізичну природу, однак рішення з їх використання приймаються на основі інформації у інформаційному просторі системи управління і тому в рамках задачі процесного управління їх доцільно розглядати яка інформаційні об'єкти.

Подальший аналіз логів, порівняння властивостей записаних в логах властивостей інформаційних об'єктів дає можливість виявити закономірності виконання бізнес-процесу на удосконалити його модель. Відзначимо, що побудова моделі процесу в даному випадку виконується методами інтелектуального аналізу процесів (process mining)[9,10]. Тому вирішення задачі оцінювання інформаційних об'єктів є важливою умовою побудови адекватних моделей знання-ємних бізнес-процесів.

У відповідності до розширеного підходу до вимірювання властивостей емпіричних об'єктів, для кожного інформаційного об'єкта, що складає бізнес-процес, потрібно визначити відношення еквівалентності, порядку та адитивності між таким об'єктами. Це дасть змогу побудувати шкали та реалізувати процес оцінювання.

Деталізуємо вказані відношення для інформаційних об'єктів бізнес-процесу.

На концептуальному рівні відношення еквівалентності показує, що певна властивість характерна для декількох об'єктів. Визначення даного відношення між інформаційними об'єктами бізнес-процесу дозволяє утворити класи еквівалентності таких об'єктів.

Такі класи еквівалентності можуть бути встановлені з урахуванням атрибутів цих об'єктів та множини їх можливих значень. Тобто класичне визначення еквівалентності властивості об'єктів та , що характеризується симетричністю та транзитивністю, для інформаційних об'єктів бізнес-процес визначається через їх атрибути:

, (1)

де - - властивість об'єктів та відповідно; - атрибути інформаційних об'єктів та відповідно; - значення атрибутів об'єктів.

При вирішенні задач інтелектуального аналізу процесів це дає змогу порівнювати послідовності дій, що оперують з еквівалентними об'єктами. Такі послідовності подій для знання-ємних процесів формують виконавці на основі свого досвіду. Оцінювання інформаційних об'єктів дозволяє формалізувати цей процес. Відзначимо, що моделі знання-ємних процесів, що формуються традиційними методами process mining, без встановлення класів еквівалентності, є непридатними до практичного використання в силу спагеті - ефекту [11].

Як було відзначено, в лозі процесу атрибути об'єктів пов'язані із подіями. Тобто кожна подія має набір значень атрибутів з різних об'єктів, а також значення часу, коли було зафіксовано значення цих атрибутів. Тому при визначенні відношення еквівалентності для властивостей інформаційних об'єктів необхідно враховувати час фіксації значень цих властивостей:

, (2)

де - лог процесу; - події, що записані в лозі у моменти і відповідно, та мають атрибути інформаційних об'єктів та .

На концептуальному рівні відношення порядку показує інтенсивність певної властивості емпіричного об'єкта. Це відношення є транзитивним та антисиметричним.

Відношення порядку між інформаційними об'єктами процесу можуть бути встановлені по двом напрямкам: послідовність виконання процесу; узагальнення або деталізація об'єктів.

З одного боку, такі відношення визначають послідовність дій процесу, впливу цих об'єктів на процес, або послідовність їх використання процесом. Це означає послідовність проявів властивості інформаційних об'єктів у часі.

В даному випадку відношення порядку визначається через відношення переходів між подіями логу процесу.

, (3)

де і - моменти виникнення подій .

Відношення порядку в даному аспекті визначає суттєву для оцінки інформаційних об'єктів послідовність прояву їх властивостей. Наприклад, властивість «стан» інформаційного об'єкту «продукт процесу» має наступні впорядковані значення інтенсивності (в порядку її збільшення): не оброблений < чекає обробки < обробляється< оброблений.

Бізнес-процес є системою об'єктів, що взаємодіють. Тому інформаційні об'єкти доцільно розглядати системно, з урахуванням зв'язків між їхніми властивостями. Відношення порядку у формі (3) дозволяє нетрадиційно впорядкувати однакову властивість для різних об'єктів. Порядок встановлюється у відповідності до мети процесу і, наприклад відображає послідовність станів декількох об'єктів, що використовуються процесом.

Так, якщо перший об'єкт повинен бути повністю оброблений до початку обробки другого, то відношення порядку буде мати вигляд: оброблений(об'єкт1)< не_оброблений (об'єкт2). Відповідно . Але для окремого об'єкта це відношення задається традиційно, з врахування транзитивності: оброблений(об'єкт1)>….> не_оброблений (об'єкт1).

Таким чином, запропонований підхід до визначення відношення порядку впорядковує кожну властивість як для кожного об'єкту окремо, так і для для сукупності інформаційних об'єктів процесу, дозволяючи оцінювати його з системної точки зору.

Також між інформаційними об'єктами існує відношення узагальнення/деталізації, яке дає можливість вибудувати їх ієрархію. Це дає можливість порівнювати інформаційні об'єкти щонайменше у двох аспектах:

- у часовому аспекті, зокрема при різних рівнях деталізації часу;

- в організаційному аспекті - враховувати вплив артефактів процесу у відповідності до ієрархії організації.

Наприклад, при аналізі логів бізнес-процесів виникає потреба порівняти ефективність роботи виконавців. Відзначимо, що ця задача не є тривіальною. Виконавці на різних рівнях ієрархії в організації працюють за різними алгоритмами, у різному масштабі часу та вирішують завдання різної складності. Так, фірма Volvo IT потребує порівняння ефективності виконавців із сервісного обслуговування, що працюють у різних країнах з різними продуктами та на різних рівнях організаційної ієрархії, щоб визначити, хто з них уникає відповідальності в роботі. Побудова ієрархії дозволяє оцінити масштаб впливу виконавця на процес і, таким чином порівняти ефективність їх роботи.

Дане відношення в лозі процесу задається через підмножину атрибутів подій. Наприклад, у багатьох процесах кожна подія логу містить атрибути країни, організації, підрозділу, виконавця, тощо, що відображають властивість «рівень в організаційній ієрархії» для інформаційних об'єктів.

З наведеного прикладу видно, що порядок між інформаційними об'єктами задається через різні атрибути однієї події в лозі. Тому даний порядок не може бути отриманий на основі аналізу логів. Цей порядок потрібно задавати апріорно[].

В цілому, відношення узагальнення/деталізації є відношенням порядку для ієрархії об'єктів контексту бізнес-процесу. Це відношення характеризує властивість «масштаб діяльності» і може бути доповнене відношенням еквівалентності, що дозволяє об'єкту більш високого рівня поставити у відповідність підмножина об'єктів більш низького рівня ієрархії. Така еквівалентність забезпечує в практичному плані можливість заміни одного об'єкта на підмножину об'єктів на більш низькому рівні деталізації.

Після переведення об'єктів на один рівень деталізації їх необхідно впорядкувати у відповідності до відношення (3). Це дає можливість визначити відношення адитивності. Вказане відношення дозволяє виконувати арифметичні дії над однаковими властивостями різних об'єктів.

Формалізація адитивного відношення для такого нетрадиційного об'єкту вимірювань, як знання-ємний процес, також потребує нових підходів. Концептуально, бізнес-процес повинен визначати послідовність використання об'єктів та тривалість окремих дій. Тобто впорядкування дій з використання об'єктів на одному рівні деталізації відповідно до (3) дає можливість визначати протяжність процесу в часі.

Реалізація оцінки тривалості бізнес-процесу в цілому, чи тривалості циклів обробки окремих об'єктів також базується на аналізі логів, оскільки у кожної події логу є атрибут часу. Значення цього атрибуту містіть час запису події інформаційною системою.

Слід відзначити, що час запису події в деяких випадках може відрізнятись від часу її фактичного виникнення. Інформаційна система, як правило, ставить завдання на запис в чергу, після чого їх обробка виконується спеціалізованою підсистемою. Час очікування становить долі секунди і його можна не враховувати. Однак при виникненні збоїв у роботі системи, затримки можуть бути значними.

Оскільки інформаційні об'єкти отримують використовують дані з інформаційного простору системи управління, то при розгляді таких об'єктів час запису вважатимемо часом виникнення події. Тому відношення адитивності задається традиційно, через значення часу виникнення подій у лозі процесу.

Наведене обґрунтування визначає наступну послідовність етапів методу оцінювання інформаційних об'єктів знання-ємного бізнес-процесу.

Етап 1. Визначення відношення еквівалентності для атрибутів всіх інформаційних об'єктів, з якими взаємодіє процес, у відповідності до виразу (1).

Результатом етапу є класи об'єктів зі спільною властивістю. Результати даного етапу можуть бути використані для визначення необхідної умови еквівалентності фрагментів процесів, що використовують еквівалентні інформаційні об'єкти.

Етап 2. Визначення відношення еквівалентності для атрибутів всіх інформаційних об'єктів з урахуванням параметру часу у відповідності до виразу (2).

Результатом даного етапу є множина пар властивостей об'єктів, що є еквівалентними в різні моменти часу. В практичному плані результати даного етапу створюють можливість для оцінювання стану виконання різних процесів, або різних варіантів одного й того ж процесу.

Етап 3. Визначення відношення порядку в часі через відношення переходів між подіями логу процесу у відповідності до виразу (3).

Результати даного етапу позволяють впорядкувати в часі використання процесом різних інформаційних об'єктів.

Етап 4. Визначення відношення порядку через відношення деталізації/узагальнення.

На даному етапі визначається ієрархія властивостей інформаційних об'єктів. Дана ієрархія дає можливість задати відношення еквівалентності між властивістю одного об'єкта і однорідною властивістю множини об'єктів. В практичному плані це, зокрема, дозволяє оцінити результати роботи виконавців процесу на різних рівнях організаційної ієрархії.

Наприклад, нехай лог містить 2 події, які зареєстрували управлінські операції керівника підрозділу, а між цими подіями зареєстровано дії виконавців, які реалізують детальні операції процесу. Всі операції пов'язані з обробкою одного і того ж продукту, що зафіксовано в атрибутах подій лога. Тоді якщо між операціями керівника підрозділу и діями виконавців зафіксовано відношення узагальнення, дві операції керівника будуть еквівалентними проміжним операціям виконавців. Тобто значення властивості «операція» керівника підрозділу буде еквівалентне множині значень властивості «операція» для виконавців.

Етап 5. Визначення адитивного відношення. Дане відношення визначається традиційно, на основі значень атрибуту часу подій.

Результати даного етапу дають можливість оцінити тривалість процесу для заданої підмножини інформаційних об'єктів.з використанням методу оцінювання часових характеристик подій дискретних процесів у відповідності до концепції вимірювань GUM [12].

Висновки

Запропоновано метод оцінювання інформаційних об'єктів знання ємного бізнес процесу на основі визначення відношень еквівалентності, порядку, та адитивності. Оцінювання об'єктів виконується у двох вимірах: просторовому та часовому. Оцінювання у просторовому вимірі має своєю метою впорядкувати інтенсивність властивостей інформаційних об'єктів. Оцінювання у часовому вимірі призначено для визначення тривалості обробки підмножини інформаційних об'єктів. Запропонований метод реалізує системний підхід до оцінювання інформаційних об'єктів. Розглядаються не лише однорідні властивості об'єктів, а й відношення між різними властивостями. Упорядкування різних властивостей створює можливості для оцінки не лише процесу в цілому, а і його фрагментів.

В даній роботі розглядалась лише оцінка тривалості процесу внаслідок того, що вхідна інформація в логах містить лише часові мітки. Але при наявності даних про витрати ресурсів на основі відношень еквівалентності, порядку та адитивності може бути виконана ресурсна оцінка такого процесу. Це дає можливість порівняти процеси чи їх фрагменти з різних підприємств. В практичному плані результати пооб'єктного порівняння дозволяють визначити «проблемні» інформаційні об'єкти, які приводять до додаткових витрат.

Список літератури

1. Evolving Needs for Metrology in Trade, Industry and Society and the Role of the BIPM //A report prepared by the CIPM for the governments of the Member States of the Metre Convention. Intergovernmental Organization of the Metre Convention, 2007. 164 р.

2. International vocabulary of metrology: Basic and general concepts and associated terms (VIM3). JCGM 200:2012 (E/F). 90 р.

3. Метрологія. Терміни та визначення: ДСТУ 2681-94. [Чинний від 1995-01-01]. Київ: Держстандарт України, 1994. 68 с. (Державний стандарт України).

4. Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники / П.П Орнатский. К.:Вища школа, 1983. 455 с.

5. Gronau N. Modeling and Analyzing knowledge intensive business processes with KMDL: Comprehensive insights into theory and practice (Englisch) / N. Gronau -Taschenbuch. 519 p.

6. Weske M. Business Process Management: Concepts, Languages, Architectures. Second Edition/ M. Weske. Springer, 2012. 403 p.

7. Левыкин В. М. Выделение элементов контекста знание-емких бизнес-процессов на основе анализа логов // В. М. Левыкин, О.В. Чалая // Технологический аудит и резервы производства. № 5/2(31). 2016, С. 65-71.

8. Мотало В.П. Аналіз шкал вимірювань / В.П. Мотало //Вимірювальна техніка та метрологія. №76. 2015. с.21-35.

9. W.M.P. van der Aalst. Process Mining: Discovery, Conformance and Enhancement of Business Processes [Text] / W.M.P. van der Aalst. Springer-Verlag, Berlin, 2011. 352 p.

10. W.M.P. van der Aalst. Process Mining in the Large: A Tutorial. / In E. Zimnyi, editor, Business Intelligence (eBISS 2013), volume 172 of Lecture Notes in Business Information Processing, Springer-Verlag, Berlin, 2014. P. 33-76.

11.W.M.P. van der Aalst. Process Mining: Discovering and Improving Spaghetti and Lasagna Processes [Text] / W.M.P. van der Aalst // IEEE Symposium on Computational Intelligence and Data Mining (CIDM 2011). Paris, France, 2011. P. 13-20.

12. Левикін В. М. Оцінювання часових характеристик подій дискретних процесів у відповідності до концепції GUM/ В. М. Левикін, О.В. Чала // Метрологія та прилади. 2015. №6. С. 19 - 23.

Размещено на Allbest.ru