一种跨组织多源异构业务流程事件日志融合方法与系统

1.本发明涉及业务流程挖掘的技术领域，尤其是指一种跨组织多源异构业务流程事件日志的融合方法与系统。


背景技术：

2.随着经济全球化和高新技术的快速发展，多个组织协作完成同一项业务目标的跨组织协作业务流程已经变得越来越普遍，同时在协作过程中会产生大量的事件日志，不同组织内部的信息系统会分别记录各自的事件日志，由于各组织使用信息系统的不同，由此记录的事件日志会存在案例标识难以统一，并且事件日志之间存在多种复杂匹配关系，给整个跨组织业务流程的分析带来了困难；此外，当前业务流程挖掘工具都是以单个事件日志为输入进行挖掘、建模与分析，因此必须对跨组织业务流程中的多源异构业务流程事件日志进行融合，得到单一事件日志，以应用当前的流程挖掘技术和工具，对跨组织业务流程进行模型挖掘与分析，从而能够有针对性的解决当前跨组织业务流程存在的问题。


技术实现要素：

3.本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种跨组织多源异构业务流程事件日志融合方法，突破不能利用现有流程挖掘技术和工具对多组织业务流程进行分析和改善的局限。
4.本发明的第二目的在于提供一种跨组织多源异构业务流程事件日志融合系统。
5.本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种跨组织多源异构业务流程事件日志融合方法，包括以下步骤：
6.1)获取基础数据，即跨组织多源异构业务流程事件日志，并将获取的跨组织多源异构业务流程事件日志转化成同构业务流程事件日志；
7.2)获取初始种群：从步骤1)获得的多个同构业务流程事件日志中随机选取两个事件日志，将这两个事件日志中的轨迹随机进行匹配，作为一个个体组成初始种群；
8.3)获取随机初始种群并克隆：从步骤2)获得的初始种群中随机抽取一些个体作为随机初始种群，计算随机初始种群中每个个体的亲和度，并进行排序，选择前n％的高亲和度值个体进行克隆，产生新的克隆种群；
9.4)选择突变：选取特定数量的克隆种群个体进行突变，以产生新的个体，并计算新个体的亲和度，并与克隆种群的最高亲和度值进行比较，若突变个体的亲和度更高则接受该突变个体，否则拒绝该突变个体；
10.5)迭代生成融合事件日志：从初始种群剩余的个体中再次选取一些轨迹添加到随机初始种群中，重复步骤3)、4)、5)，直至初始种群中未被选取的个体低于阈值，得到两个事件日志的融合种群，将融合种群每个个体包含两个轨迹中的事件按照时间戳进行排列得到融合事件日志；
11.6)从步骤1)剩余的同构业务流程事件日志中随机抽取一个事件日志与步骤5)得
到的融合事件日志进行融合，重复步骤2)、3)、4)、5)、6)，直至待融合事件日志为空，最终得到融合后的跨组织多源同构业务流程事件日志。
12.进一步，在步骤1)中，获取跨组织多源异构业务流程事件日志并将异构业务流程事件日志进行同构，具体包括以下步骤：
13.1.1)获取跨组织多源异构业务流程事件日志；所述跨组织多源异构业务流程事件日志是指共同完成同一项业务流程的多个组织内部信息管理系统中记录的业务流程事件日志，由于各个组织使用的信息管理系统的不同，会得到异构业务流程事件日志；所述事件日志是一个有限事件序列的集合，每一个有限事件序列被称为一条轨迹；
14.1.2)将步骤1.1)中得到的异构业务流程事件日志的格式转化为同一个数据格式，组成跨组织多源同构业务流程事件日志；
15.所述异构业务流程事件日志是指不是同一个系统中获取的事件日志；所述同构业务流程事件日志是指同一种数据结构的事件日志。
16.进一步，在步骤3)中，选取随机初始种群，并选取特定数量的个体进行克隆，产生新的克隆种群，具体包括以下步骤：
17.3.1)从步骤2)获得的初始种群中随机抽取一些轨迹作为随机初始种群；
18.3.2)根据公式(1)计算随机初始种群中每个个体的亲和度f，并进行排序；
19.f＝∑sti+∑cii+∑tdiꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
20.式中，sti代表第i个个体中匹配的两个轨迹是具有相同轨迹标识；cii代表第i个个体中匹配的两个轨迹的协作交互信息；tdi代表第i个个体中匹配的两个轨迹时间戳的差值；
21.所述协作交互信息即为不同事件日志的轨迹中事件之间存在的行为约束；
22.3.3)从步骤3.2)得到的按照亲和度值从高到低排列的个体中选择前n％的高亲和度值个体进行克隆，产生新的克隆种群。
23.进一步，在步骤4)中，选取特定数量的克隆种群个体进行突变，以产生新的个体，并计算新个体的亲和度，并与克隆种群的最高亲和度值进行比较，具体包括以下步骤：
24.4.1)从步骤3)中得到的克隆种群中选取num个个体，num的选取公式如公式(2)所示：
25.num＝max(1,(1-e-(b-c)
)*m)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
26.式中，b是当前种群中亲和度的最高值；c是当前突变个体的亲和度值；m为当前克隆种群个体的数量。
27.4.2)将步骤4.1)中选取出num个个体进行突变，所述突变即为改变选中个体包含两个轨迹的匹配关系：增加、删除或改变；
28.4.3)利用亲和度公式(1)计算突变之后个体的亲和度值，并与克隆种群的最高亲和度值进行比较，若突变后个体的亲和度值高于克隆种群的最高亲和度值则接受该突变个体，否则拒绝该突变个体。
29.进一步，在步骤5)中，为随机初始种群加入新的个体，重复进行计算亲和度值、克隆、选择突变，直至满足条件停止迭代，得到新的融合事件日志，具体包括以下步骤：
30.5.1)为随机初始种群加入新的个体，即从初始种群中剩余的个体中重新随机选取一些个体加入到随机初始种群；
31.5.2)重复进行步骤3)、步骤4)、步骤5)，直至将初始种群中的全部个体随机抽取完毕；
32.5.3)将经步骤5.2)结束迭代后得到种群中的个体包含两个轨迹中的所有事件按照时间戳进行排序，得到两个事件日志的融合事件日志。
33.本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种跨组织多源异构业务流程事件日志融合系统，包括事件日志获取和同构模块、初始种群获取模块、随机初始种群获取和克隆模块、选择突变模块、迭代生成融合事件日志模块；
34.所述事件日志获取和同构模块用于获取跨组织多源异构业务流程事件日志，并将异构业务流程事件日志进行同构，形成跨组织多源同构业务流程事件日志；
35.所述初始种群获取模块用于从事件日志获取和同构模块获得的多个同构业务流程事件日志中随机选取两个事件日志，将这两个事件日志中的轨迹随机进行匹配，作为一个个体组成初始种群；
36.所述随机初始种群获取和克隆模块用于随机选取初始种群中的个体，并计算亲和度，将前n％高亲和度值的个体进行克隆；
37.所述选择突变模块用于从克隆后的种群选取num个个体进行突变，即增加、删除、改变轨迹匹配；
38.所述迭代生成融合事件日志模块用于重复进行初始种群获取模块、随机初始种群获取和克隆模块、选择突变模块将待融合同构业务流程事件日志融合，最终形成融合后的跨组织多源同构业务流程事件日志。
39.进一步，所述事件日志获取和同构模块具体执行如下操作：
40.获取跨组织多源异构业务流程事件日志；并将异构业务流程事件日志的格式转化为同一个数据格式，组成跨组织多源同构业务流程事件日志；所述跨组织多源异构业务流程事件日志是指共同完成同一项业务过程的多个组织内部信息管理系统中记录的事件日志，由于各个组织使用的信息管理系统的不同，会得到异构业务流程事件日志；所述事件日志是一个有限事件序列的集合，每一个有限事件序列被称为一条轨迹；
41.所述异构业务流程事件日志是指不是同一个系统中获取的事件日志；所述同构业务流程事件日志是指同一种数据结构的事件日志。
42.进一步，所述随机初始种群获取和克隆模块具体执行如下操作：
43.从初始种群获取模块获得的初始种群中随机抽取一些轨迹作为随机初始种群；根据公式(1)计算随机初始种群中每个个体的亲和度f，并按照亲和度将个体从高到低排列，选择前n％的高亲和度值个体进行克隆，产生新的克隆种群；
44.f＝∑sti+∑cii+∑tdiꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
45.式中，sti代表第i个个体中匹配的两个轨迹是具有相同轨迹标识；cii代表第i个个体中匹配的两个轨迹的协作交互信息；tdi代表第i个个体中匹配的两个轨迹时间戳的差值；
46.所述协作交互信息即为不同事件日志的轨迹中事件之间存在的行为约束。
47.进一步，所述选择突变模块具体执行如下操作：
48.从随机初始种群获取和克隆模块得到的克隆种群中选取num个个体，num的选取公式如公式(2)所示：
49.num＝max(1,(1-e-(b-c)
)*m)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
50.式中，b是当前种群中亲和度的最高值；c是当前突变个体的亲和度值；m为当前克隆种群个体的数量；
51.将选取出的num个个体进行突变，所述突变即为改变选中个体包含两个轨迹的匹配关系：增加、删除或改变；再利用亲和度公式(1)计算突变之后个体的亲和度值，并与克隆种群的最高亲和度值进行比较，若突变后个体的亲和度值高于克隆种群的最高亲和度值则接受该突变个体，否则拒绝该突变个体。
52.进一步，所述迭代生成融合事件日志模块具体执行如下操作：
53.为随机初始种群加入新的个体，即从初始种群中剩余的个体中重新随机选取一些个体加入随机初始种群；重复进行随机初始种群获取和克隆模块、选择突变模块、迭代生成融合事件日志模块，直至将初始种群中的全部个体随机抽取完毕；将结束迭代后得到种群中的个体包含两个轨迹中的所有事件按照时间戳进行排序，得到两个事件日志同构的融合事件日志；再从事件日志获取和同构模块中剩余的同构业务流程事件日志中随机抽取一个事件日志与融合事件日志进行融合，重复初始种群获取模块、随机初始种群获取和克隆模块、选择突变模块、迭代生成融合事件日志模块，直至待融合同构业务流程事件日志为空，最终得到融合后的跨组织多源同构业务流程事件日志。
54.本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
55.1、本发明提出了多源异构业务流程事件日志融合方法，将多源异构事件日志融合为单一事件日志，有利于跨组织业务流程模型的建模与挖掘。
56.2、本发明首次将多源异构业务流程事件日志融合应用到流程挖掘领域中的跨组织业务流程，为跨组织业务流程中分散的事件日志提供了一种事件日志融合方法，通过此方法能够充分利用已有的流程挖掘工具分析跨组织业务流程。
57.3、本发明首次提出了亲和度函数，将跨组织业务流程中的协作交互信息作为亲和度函数的一个指标，有利于选取亲和度高的轨迹进行匹配，从而能够得到最优的匹配轨迹。
58.4、本发明基于人工免疫思维中亲和度的概念与遗传算法提出了跨组织多源异构业务流程事件日志融合方法，将多源异构业务流程事件日志进行融合，能够解决跨组织业务流程事件日志中轨迹存在的多种复杂匹配关系。
59.5、本发明在跨组织多源异构业务流程事件日志融合上具有广泛的使用空间，在多源异构业务流程事件日志融合上有广阔前景。
附图说明
60.图1为本发明方法逻辑流程示意图。
61.图2为本实施例中跨组织多源异构业务流程事件日志中xes格式事件日志示意图。
62.图3为本实施例中跨组织多源异构业务流程事件日志中csv格式事件日志示意图。
63.图4为本实施例中csv格式的事件日志转化成xes格式后的事件日志示意图。
64.图5为本实施例中最后融合得到的跨组织多源同构业务流程事件日志示意图。
65.图6为本发明系统架构图。
具体实施方式
66.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
67.实施例1
68.如图1所示，本实施例公开了一种跨组织多源异构业务流程事件日志融合方法，包括以下步骤：
69.1)获取基础数据，即跨组织多源异构业务流程事件日志，并将获取的跨组织多源异构业务流程事件日志转化成同构业务流程事件日志，具体包括如下步骤：
70.1.1)获取跨组织多源异构业务流程事件日志；所述跨组织多源异构业务流程事件日志是指共同完成同一项业务流程的多个组织内部信息管理系统中记录的业务流程事件日志，由于各个组织使用的信息管理系统的不同，会得到异构业务流程事件日志；所述事件日志是一个有限事件序列的集合，每一个有限事件序列被称为一条轨迹；
71.1.2)将步骤1.1)中得到的异构业务流程事件日志的格式转化为同一个数据格式，组成跨组织多源同构业务流程事件日志；
72.所述异构业务流程事件日志是指不是同一个系统中获取的事件日志；所述同构业务流程事件日志是指同一种数据结构的事件日志；
73.采用上述步骤，得到后端it支持流程的两个事件日志，包含活动at(启动)、ap(分析问题)、pc(程序更改)、ad(调整文档)、ts(测试解决问题)、si(搜索问题)、sm(发送邮件)、ct(关闭)。其中，活动at、ap、si、sm、ct记录在xes事件日志中，为orga，部分事件日志如图2所示；活动pc、ad、ts被记录为csv格式的事件日志中，为orgb，部分事件日志如图3所示；并将csv格式的事件日志转化成xes格式的事件日志，得到如图4所示的xes格式事件日志。
74.2)获取初始种群：从步骤1)获得的多个同构业务流程事件日志中随机选取两个事件日志，将这两个事件日志中的轨迹随机进行匹配，作为一个个体组成初始种群；
75.3)获取随机初始种群并克隆：从步骤2)获得的初始种群中随机抽取20％的个体作为随机初始种群，计算随机初始种群中每个个体的亲和度，并进行排序，选择前20％的高亲和度值个体进行克隆，产生新的克隆种群，具体包括以下步骤：
76.3.1)从步骤2)获得的初始种群中随机抽取20％的轨迹作为随机初始种群；
77.3.2)根据公式(1)计算随机初始种群中每个个体的亲和度f，并进行排序；
78.f＝∑sti+∑cii+∑tdiꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
79.式中，sti代表第i个个体中匹配的两个轨迹是具有相同轨迹标识；cii代表第i个个体中匹配的两个轨迹的协作交互信息；tdi代表第i个个体中匹配的两个轨迹时间戳的差值；
80.所述协作交互信息即为不同事件日志的轨迹中事件之间存在的行为约束；
81.3.3)从步骤3.2)得到的按照亲和度值从高到低排列的个体中选择前20％的高亲和度值个体进行克隆，产生新的克隆种群。
82.4)选择突变：选取一定数量的克隆种群个体进行突变，以产生新的个体，并计算新个体的亲和度，并与克隆种群的最高亲和度值进行比较，突变个体的亲和度更高则接受该突变个体，否则拒绝该突变个体，具体包括以下步骤：
83.4.1)从步骤3)中得到的克隆种群中选取num个个体，num的选取公式如公式(2)所示：
84.num＝max(1,(1-e-(b-c)
)*m)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
85.式中，b是当前种群中亲和度的最高值；c是当前突变个体的亲和度值；m为当前克隆种群个体的数量；
86.4.2)将步骤4.1)中选取出num个个体进行突变，所述突变即为改变选中个体包含两个轨迹的匹配关系：增加、删除或改变；
87.4.3)利用亲和度公式(1)计算突变之后个体的亲和度值，并与克隆种群的最高亲和度值进行比较，若突变后个体的亲和度值高于克隆种群的最高亲和度值则接受该突变个体，否则拒绝该突变个体。
88.5)迭代生成融合事件日志：从初始种群剩余的个体中再次选取20％的轨迹添加到随机初始种群中，重复步骤3)、4)、5)，直至初始种群中未被选取的个体低于阈值1(在实验中阈值设为1)，得到两个事件日志的融合种群，将融合种群每个个体包含两个轨迹中的事件按照时间戳进行排列得到融合事件日志，具体包括以下步骤：
89.5.1)为随机初始种群加入新的个体，即从初始种群中剩余的个体中重新随机选取20％的个体加入到随机初始种群；
90.5.2)重复进行步骤3)、步骤4)、步骤5)，直至将初始种群中的全部个体随机抽取完毕；
91.5.3)将经步骤5.2)结束迭代后得到种群中的个体包含两个轨迹中的所有事件按照时间戳进行排序，得到两个事件日志的融合事件日志。
92.6)从步骤1)剩余的同构业务流程事件日志中随机抽取一个事件日志与步骤5)得到的融合事件日志进行融合，重复步骤2)、3)、4)、5)、6)，直至待融合事件日志为空，最终得到融合后的跨组织多源同构业务流程事件日志。
93.采用上述步骤，跨组织多源异构业务流程事件日志融合后的事件日志如图5所示。
94.实施例2
95.本实施例公开了一种跨组织多源异构业务流程事件日志融合系统，如图6所示，该系统包括以下功能模块：事件日志获取和同构模块、初始种群获取模块、随机初始种群获取和克隆模块、选择突变模块、迭代生成融合事件日志模块。
96.所述事件日志获取和同构模块用于获取跨组织多源异构业务流程事件日志，并将异构业务流程事件日志进行同构，形成跨组织多源同构业务流程事件日志；
97.所述初始种群获取模块用于从事件日志获取和同构模块获得的多个同构业务流程事件日志中随机选取两个事件日志，将这两个事件日志中的轨迹随机进行匹配，作为一个个体组成初始种群；
98.所述随机初始种群获取和克隆模块用于随机选取初始种群中的个体，并计算亲和度，将前20％高亲和度值的个体进行克隆；
99.所述选择突变模块用于从克隆后的种群选取num个个体进行突变，即增加、删除、改变轨迹匹配；
100.所述迭代生成融合事件日志模块用于重复进行初始种群获取模块、随机初始种群获取和克隆模块、选择突变模块将待融合同构业务流程事件日志融合，最终形成融合后的跨组织多源同构业务流程事件日志。
101.进一步，所述事件日志获取和同构模块具体执行如下操作：
102.获取跨组织多源异构业务流程事件日志；并将异构业务流程事件日志的格式转化为同一个数据格式，组成跨组织多源同构业务流程事件日志。所述跨组织多源异构业务流程事件日志是指共同完成同一项业务过程的多个组织内部信息管理系统中记录的事件日志，由于各个组织使用的信息管理系统的不同，会得到异构业务流程事件日志；所述事件日志是一个有限事件序列的集合，每一个有限事件序列被称为一条轨迹；
103.所述异构事件日志是指不是同一个系统中获取的事件日志；所述同构事件日志是指同一种数据结构的事件日志。
104.进一步，所述随机初始种群获取和克隆模块具体执行如下操作：
105.从初始种群获取模块获得的初始种群中随机抽取20％的轨迹作为随机初始种群；根据公式(1)计算随机初始种群中每个个体的亲和度f，并按照亲和度将个体从高到低排列，选择前20％的高亲和度值个体进行克隆，产生新的克隆种群。
106.f＝∑sti+∑cii+∑tdiꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
107.式中，sti代表第i个个体中匹配的两个轨迹是具有相同轨迹标识；cii代表第i个个体中匹配的两个轨迹的协作交互信息；tdi代表第i个个体中匹配的两个轨迹时间戳的差值；
108.所述协作交互信息即为不同事件日志的轨迹中事件之间存在的行为约束。
109.进一步，所述选择突变模块具体执行如下操作：
110.从随机初始种群获取和克隆模块得到的克隆种群中选取num个个体，num的选取公式如公式(2)所示：
111.num＝max(1,(1-e-(b-c)
)*m)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
112.式中，b是当前种群中亲和度的最高值；c是当前突变个体的亲和度值；m为当前克隆种群个体的数量；
113.将选取出num个个体进行突变，所述突变即为改变选中个体包含两个轨迹的匹配关系：增加、删除或改变；再利用亲和度公式(1)计算突变之后个体的亲和度值，并与克隆种群的最高亲和度值进行比较，若突变后个体的亲和度值高于克隆种群的最高亲和度值则接受该突变个体，否则拒绝该突变个体。
114.进一步，所述迭代生成融合事件日志模块具体执行如下操作：
115.为随机初始种群加入新的个体，即从初始种群中剩余的个体中重新随机选取20％的个体加入随机初始种群；重复进行随机初始种群获取和克隆模块、选择突变模块、迭代生成融合事件日志模块，直至将初始种群中的全部个体随机抽取完毕；将结束迭代后得到种群中的个体包含两个轨迹中的所有事件按照时间戳进行排序，得到两个事件日志同构的融合事件日志；再从事件日志获取和同构模块中剩余的同构业务流程事件日志中随机抽取一个事件日志与融合事件日志进行融合，重复初始种群获取模块、随机初始种群获取和克隆模块、选择突变模块、迭代生成融合事件日志模块，直至待融合同构业务流程事件日志为空，最终得到融合后的跨组织多源同构业务流程事件日志。
116.综上所述，在采用以上方案后，本发明为跨组织多源异构业务流程事件日志融合提供了一种新的方法与系统，能够将实际场景中分散的异构业务流程事件日志进行融合，打破了原有跨组织业务流程模型挖掘时事件日志分散、异构的局限性，有利于后续对业务流程的分析，有效推动跨组织业务流程挖掘技术的发展，具有实际应用价值，值得推广。
117.以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。