一种跨组织业务过程交互的建模与构建方法与流程

[0001]
本发明涉及一种工作流建模与构建方法，具体涉及一种基于跨组织业务过程交互的建模与构建方法，属于过程挖掘技术领域。


背景技术：

[0002]
随着企业内外部环境的变化，越来越多企业意识到提高与合作伙伴、供应商以及客户之间沟通的效率的重要性。近些年来，因为跨组织工作流拥有明确定义，有利于在与各个级别的合作公司之间的协作中达成业务共识，所以跨组织的业务过程成为企业广泛采用的战略。利用过程挖掘相关技术，例如过程发现、符合性检查、过程增强等解决企业供应链中的实际问题取得很不错的效果。许多学者已经做出很多重要的研究工作。
[0003]
过程挖掘技术主要分为三大类。第一类是过程发现。流程发现是从控制流的角度从事件数据中生成流程模型，已经逐渐拥有很多算法进行过程挖掘，例如α，α++，α#，β等。第二类是符合性检查。符合性检查旨在检测过程模型与其相应的执行模型的事件日志之间的不一致。第三类是过程增强。过程增强的想法是使用记录在实际流程的相关事件日志来扩展或改善现有流程模型。除了从事件日志中进行过程挖掘外，还有基于工件的过程挖掘和符合性检查以及扩展的研究方向，例如过程相似性度量，过程存储库管理，过程监视和事件日志生成等。
[0004]
其中，过程发现极其重要。在跨组织的业务过程中，过程发现从控制流的角度从事件数据中挖掘业务过程模型。对于企业而言，过程发现可以从其相应过程系统的日志中挖掘出代表跨组织过程最新结构的业务过程模型。对于业务经理而言，业务过程模型也可以清晰地捕获组织之间的整个协作图以及通信节点的详细信息。
[0005]
过程发现中的过程模型通常使用petri网建模，还会使用诸如工作流网(wf-net)，业务流程模型和符号(bpmn)和另一种工作流语言(yawl)之类的扩展。随着工作流视图的概念的提出，视图概念下的模型对不同组织查看工作流程及其资源设置了不同的权限，从而为组织间工作流系统提供了强大的功能。为此，一些建模方法通过结合公共视图的概念以及对象petri网模型对组织间工作流系统进行了建模。先采用每个工作流的公众视图来构建跨组织工作流的信息流网，再通过对象petri网建立组织内部过程，最后展示通信结构之间的同步关系。虽然取得了显著的进步，但他们只考虑不变的工作流模型，即业务过程本身以及跨组织的业务过程的交互之间都是没有变化的。实际情况中，跨组织的业务过程快速实现新流程并快速适应现有变化以应对环境变化(如业务服务，规则和合作伙伴)的灵活性并没有像单个业务流程中的灵活性那样实现。在本发明中，我们将讨论随着业务服务和规则更改而对跨组织流程进行建模的问题，结合基本对象系统(eos)，组织间工作流(iowf)和消息序列图 (msc)，并重点关注业务过程的交互，着重研究一种跨组织业务过程交互的建模与构建方法。


技术实现要素：

[0006]
本发明是一种跨组织业务过程交互的建模与构建方法，包括根据实际业务过程交互输出的日志构建托肯日志；并针对托肯日志进行预处理，区分非交互托肯日志和交互托肯日志；基于预处理之后的非交互托肯日志，构建跨组织业务过程的对象网；对于交互日志，先根据交互节点构建对象网的节点投影图，再利用合并算法和交互细节构建跨组织业务过程的系统网和消息序列图。该方法能够从实际模型方面帮助企业之间根据实际的实现情况对模型进行动态更改，包括任务更改、执行顺序更改和资源更改，以实现共同目标。
[0007]
1.一种跨组织业务过程交互的建模与构建方法，其特征在于，包含：
[0008]
使用业务过程的历史交互数据构建托肯日志，包括交互托肯日志和非交互托肯日志；
[0009]
对上述托肯日志进行预处理；
[0010]
使用过程挖掘算法从非交互托肯日志中挖掘参与交互的对象工作流网；
[0011]
结合交互托肯日志和对象工作流网构建交互节点的投影图，并从交互托肯日志中整合消息序列图；
[0012]
根据特定算法整合不同对象网的投影图，形成系统网，将系统网、对象网和消息序列图组合为跨组织业务过程交互模型。
[0013]
2.根据权利要求1所述的方法，所述托肯日志为：每一条记录表示一次资源的消费或消息的传递，每一条记录包括生产任务、生产时间、生产任务所属流程的运行实例标识(以下简称pcid)、消费任务、消费时间、消费任务所属流程的运行实例标识(以下简称ccid)。
[0014]
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对上述托肯日志进行预处理包括：
[0015]
根据日志中pcid与ccid是否相同，将日志中的该条划分到交互日志或非交互日志中了，其中相同标识非交互日志，否则为交互日志；
[0016]
对非交互日志进行去重处理，再根据挖掘算法需要的五元组托肯日志格式，将非交互日志中的pcid信息去除，并将ccid转换成非交互托肯日志中托肯五元组要求的格式；
[0017]
根据两个任务之间是否有交互将交互日志中的每一条交互记录划分到同步交互集合或异步交互集合中。
[0018]
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用过程挖掘算法从非交互托肯日志中挖掘参与交互的对象工作流网包括：
[0019]
根据非交互日志中记录业务过程的序列号，得到每个业务过程相关的托肯日志；
[0020]
使用已公开的流程挖掘算法τ对单个对象网进行模型挖掘，得到单个对象网模型；
[0021]
组合各个对象网的挖掘结果，从而得到跨组织业务过程交互的所有对象网模型。
[0022]
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于结合交互托肯日志和对象工作流网构建交互节点的投影图，并从交互托肯日志中整合消息序列图包括：
[0023]
将权利要求3中得到的同步交互集合中生产任务和消费任务相同或相反的信息设为一个同步交互节点；
[0024]
根据每一个同步交互集合生成一个消息序列图，托肯的生产者和消费者作为两个实体，每一个托肯表示一次消息传递，按托肯出现顺序绘制消息传递，形成消息序列图；
[0025]
将权利要求3中得到的异步交互集合中生产任务和消费任务相同的信息设为一个
异步交互节点，并在节点中记录交互方向；
[0026]
将挖掘好的对象网模型中不在交互节点记录集合中的任务去除；
[0027]
将交互节点根据同步或异步在上一步操作过的对象网中的进行投影，同步节点则给出无箭头任务连线，异步节点则给出方向连线.
[0028]
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于根据特定算法整合不同对象网的投影图，形成系统网，将系统网、对象网和消息序列图组合为跨组织业务过程交互模型包括：
[0029]
定义交互过程中产生死锁的情况，并根据死锁的定义，对投影网中的相关交互节点进行死锁检测，标注构成死锁的交互节点，保证死锁节点不参与合并，若存在死锁，则停止整个过程，返回构建失败；
[0030]
若无死锁，则获取合并节点之间的结构关系，包括顺序、并发和选择关系；
[0031]
对投影网中每个业务过程中的相关节点根据合并规则进行合并，构成系统网；
[0032]
根据系统网、对象网和消息序列图的标准化规范，给出建模结果的图形展示和文本展示。
[0033]
本发明与现有技术相比，其显著优点是：将基本对象系统，组织间工作流和消息序列图这三种模型的优势进行结合，构建了一种分层跨组织工作流建模方法。使用该建模方法，企业可以从其相应过程系统的日志中挖掘跨组织过程的最新结构。同时，业务经理也可以清晰地捕获组织之间的整个协作图以及通信节点的详细信息。
附图说明
[0034]
图1跨组织业务过程交互的建模与构建方法流程图
[0035]
图2托肯日志的具体格式
[0036]
图3托肯日志示例图
[0037]
图4交互模型构建示意图
[0038]
图5消息序列图构建示意图
[0039]
图6构成死锁的所有可能组合
[0040]
图7两个节点的所有可能合并结果
具体实施方式
[0041]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
[0042]
本发明提出一种跨组织业务过程交互的建模与构建方法，包括根据实际业务过程交互构建托肯日志；并针对托肯日志进行预处理；基于预处理之后的非交互托肯日志，构建跨组织业务过程的对象网；对于交互日志，先根据交互节点构建对象网的节点投影图，再利用合并算法和交互细节构建跨组织业务过程的系统网和消息序列图。该方法能够从实际模型方面帮助企业之间根据实际的实现情况对模型进行动态更改，包括任务更改、执行顺序更改和资源更改，以实现共同目标。本发明概括来说主要包括以下步骤：
[0043]
步骤(1)构建托肯日志；
[0044]
步骤(2)托肯日志预处理；
[0045]
步骤(3)挖掘对象网；
[0046]
步骤(4)构建节点投影图和消息序列图；
[0047]
步骤(5)构建系统网。
[0048]
上述一种跨组织业务过程交互的建模与构建方法的详细工作流程如图1所示。这里将对上述步骤进行详细描述。
[0049]
1.由于本方法是基于托肯日志的建模与构建，需要数据来进行挖掘。本方法对跨组织业务过程交互进行建模，给出了相关的托肯日志格式，如图2所示。
[0050]
2.托肯日志是从不同的业务过程中汇总的内容，并不能直接用于挖掘，在步骤2中需要对托肯日志进行预处理。具体步骤是：
[0051]
步骤(2.1)分离交互日志和非交互日志。交互日志是指不同业务过程中的任务进行交互时记录的信息，非交互日志则是指同一个业务过程中任务之间的交互记录。因此，我们根据这个特征，通过判断生产任务和消费任务所在系统的运行实例唯一标识符是否相同(即托肯日志中pcid与ccid是否相同)，将相同的记录划分到非交互日志，不同的则划分到交互日志。图3(a)为原始托肯日志，图3(b)为分离之后的交互托肯日志和非交互日志。
[0052]
步骤(2.2)非交互日志预处理。在得到非交互日志后，我们对其进行预处理。预处理主要分为两步，第一步对非交互日志进行去重，由于挖掘对象网不需要绝对时间的信息，我们对其他特征进行比对，相同的记录可以删除。第二步是将非交互日志根据挖掘算法需要的五元组托肯日志格式，因为非交互日志中的ccid和pcid相同，所以可以删去日志中的ccid 和t(绝对时间的时间戳)去除。同时，将pcid格式进行转换成五元组托肯日志要求的格式。
[0053]
步骤(2.3)交互日志预处理。根据同步交互节点和异步通信节点不同的约束条件，我们可以把外部托肯日志中所包含的节点信息归类于同步通信或者异步通信。根据两个任务之间是否有相互交互将交互日志中的每一条交互记录划分到同步交互集合或异步交互集合中；
[0054]
3.本步骤使用预处理后的非交互日志进行对象网的挖掘。
[0055]
步骤(3.1)分离单个对象网日志。由于预处理后的非交互日志的pcid表示了该生产托肯日志所在的对象网，所以根据该序列号，将托肯日志分成n个对象网的托肯日志。
[0056]
步骤(3.2)对象网挖掘。使用流程挖掘算法τ对单个对象网托肯日志进行模型挖掘，从而得到单个对象网的petri网模型；
[0057]
步骤(3.3)构建对象网集合。将上一步的单个对象网的模型结果合并到一张图中，从而得到跨组织业务过程交互的对象网模型。图4(a)给出了一个对象网模型示例。
[0058]
4.在得到业务过程自身的对象网模型之后，我们也要把交互节点投影到对象网中。
[0059]
步骤(4.1)构建同步交互节点集合。根据交互节点的定义：
[0060]
交互节点＝type，ts，n
[0061]
其中：
[0062]
(1)通信类型的集合，其中包括异步通信和同步通信
[0063]
(2)ts＝{t1，...，t
m
}(m≥2)通信相关任务的集合，其中
[0064]
(3)通信任务所在网络集合。
[0065]
(4)当则
[0066]
(5)当则如果满足的条件，那么的条件，那么
[0067]
将步骤二中得到的同步交互集合中生产任务和消费任务相同或相反的信息设为一个同步交互节点；
[0068]
步骤(4.2)构建异步交互节点集合。根据交互节点的定义，将步骤二中得到的异步交互集合中生产任务和消费任务相同的信息设为一个异步交互节点；
[0069]
步骤(4.3)去除无用任务。由于节点投影图是给企业相关的所有业务人员使用，为保证业务系统的安全性，我们将不涉及交互的任务先在节点中去除。如果是头尾任务，则删除并重新定义对象网模型的头尾，如果是中间任务，则去除任务并将其前后任务相连，以保证模型的完整性。
[0070]
步骤(4.4)节点投影。根据对象网的名称排序，依次从同步交互集合和异步交互集合中找到与该对象网相关的任务，并进行投影。将交互节点根据同步或异步在上一步操作过的对象网中的进行投影，同步节点则给出无箭头任务连线，异步节点则给出方向连线。图4(b) 给出了节点投影网示例；
[0071]
步骤(4.5)构建系统网交互记录。由于系统网中会出现多个同步交互节点合为同一个节点的情况，因此基于系统网以及同步交互节点集合，我们构建将系统网中的同步节点信息进行记录。
[0072]
步骤(4.6)构建消息序列图。根据上一步的系统网交互记录，以及消息序列图的定义：
[0073]
消息序列图＝(on，t，m)
[0074]
其中：
[0075]
(1)t＝{t1，...，t
m
}通信任务的集合，且on＝{on1，...，on
m
}是t中对应任务的对象网集合。
[0076]
(2)m＝{m1，...，m
n
}是通信任务发消息的集合。
[0077]
(3)一定满足t
s
∈t，t
r
∈t。
[0078]
将每一个系统网同步交互节点，根据消息序列图的标准化规范，给出图形展示和文本展示。图5(a)给出了示例的图形展示，图5(b)给出了示例的文本展示。
[0079]
5.对节点进行了投影之后，我们将把节点按照规则进行合并，形成系统网，并使用消息序列图对同步交互的具体信息进行展示。
[0080]
步骤(5.1)死锁检测。在进行节点合并之前，我们首先进行死锁检测。由于在两个业务过程中进行多个节点的交互，和容易和业务过程中原有的执行顺序构成闭环形成死锁，从而严重影响到业务过程本身的工作秩序。我们给出两个业务过程中构成死锁的全部可能，如图 6所示，将投影网中的相关交互节点进行死锁检测。如检测产生死锁，则直接提示，不进行后续合并工作。
[0081]
步骤(5.2)获取合并节点之间的结构关系。合并原则是根据节点之间的结构关系来确定合并后的结构，因此我们使用ts不变量对其进行获取。
[0082]
步骤(5.3)构建系统网。结合步骤4中得到的节点投影图以及合并节点之间的结构关系，进行节点合并，我们按照全排列，给出了合并的所有可能形式，如图7所示。首先选择两个有交互关系的对象网，对其中所有相关的节点进行合并，合并成一个临时系统网，再选
取与临时系统网相关的另一个对象网进行合并，重复该步骤，直到没有尚未合并过的对象网，此时得到的就是最终的系统网。
[0083]
上面已经参考附图对根据本发明实施的一种跨组织业务过程交互的建模与构建方法进行了详细描述，附图4是用于展示方法执行过程的交互业务过程样例和操作流程。本发明具有如下优点：将基本对象系统，组织间工作流和消息序列图这三种模型的优势进行结合，构建了一种分层跨组织工作流建模方法。使用该建模方法，企业可以从其相应过程系统的日志中挖掘跨组织过程的最新结构。同时，业务经理也可以清晰地捕获组织之间的整个协作图以及通信节点的详细信息。
[0084]
需要明确，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。