Графический язык DPMine для автоматизации экспериментов в области автоматического построения и анализа процессов

Process mining is a new direction in the field of modeling and analysis of processes, where the use of information from event logs describing the history of the system behavior plays an important role. Methods and approaches used in the process mining are often based on various heuristics, and experiments with large event logs are crucial for the study and comparison of the developed methods and algorithms. Such experiments are very time consuming, so automation of experiments is an important task in the field of process mining. This paper presents the language DPMine developed specifically to describe and carry out experiments on the discovery and analysis of process models. The basic concepts of the DPMine language as well as principles and mechanisms of its extension are described. Ways of integration of the DPMine language as dynamically loaded components into the VTMine modeling tool are considered. An illustrating example of an experiment for building a fuzzy model of the process discovered from the log data stored in a normalized database is given.Извлечение процессов (process mining) — это новое направление в области моделирования и анализа процессов, в котором важную роль играет использование информации из журналов (логов) событий, хранящих историю поведения системы. Методы и подходы, используемые при извлечении процессов, часто опираются на различные эвристики, и эксперименты с большими логами событий важны для обоснования и сравнения разрабатываемых методов и алгоритмов. Такие эксперименты весьма трудоемки, поэтому их автоматизация является актуальной задачей в области извлечения процессов. В данной работе представлен язык DPMine, разработанный специально для описания и проведения экспериментов по извлечению и анализу моделей процессов. Дается описание основных концепций языка, а также принципов и механизмов его расширения. Рассматриваются вопросы интеграции языка в инструмент моделирования VTMine в виде динамически загружаемых компонентов. Приводится пример эксперимента по построению нечеткой модели процесса по логу данных, хранящемуся в виде нормализованной базы данных

“VTMine for Visio”: инструмент графического моделирования в области Process Mining

Process-Aware Information Systems (PAIS) is a special class of the IS intended for the support the tasks of initialization, end-to-end management and completion of business processes. During the operation such systems accumulate a large number of data that are recorded in the form of the event logs. Event logs are a valuable source of knowledge about the actual behavior of a system. For example, there can be found information about the discrepancy between the real and the prescribed behavior of the system; to identify bottlenecks and performance issues; to detect anti-patterns of building a business system. These problems are studied by the discipline called “Process Mining”.The practical application of the process mining methods and practices is carried out using the specialized software for data analysts. The subject area of the process analysis involves the work of an analyst with a large number of graphical models. Such work will be more efficient with a convenient graphical modeling tool. The paper discusses the principles of building a graphical tool “VTMine for Visio” for the process modeling, based on the widespread application for business intelligence Microsoft Visio. There are presented features of the architecture design of the software extension for application in the process mining domain and integration with the existing libraries and tools for working with data. The application of the developed tool for solving various types of tasks for modeling and analysis of processes is demonstrated on a set of experimental schemes.Процессно-ориентированные информационные системы (ПОИС) – специальный класс ИС для поддержки задач по инициализации, сквозному управлению и завершению бизнес-процессов. В процессе функционирования такие системы накапливают большое число данных, которые записываются в виде журналов событий. Журналы событий являются ценным источником знаний о реальном поведении системы. Например, в них можно обнаружить информацию о несоответствии реального и желаемого поведения системы; определить узкие места и проблемы с производительностью; детектировать анти-паттерны построения бизнес-системы. Изучением этих задач занимается дисциплина «Извлечение и анализ моделей процессов» (Process Mining).Практическое применение методов и практик Process Mining осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения (ПО) для аналитиков данных. Предметная область анализа процессов подразумевает работу аналитика с большим числом графических моделей. Такая работа будет более эффективной при наличии удобного инструмента графического моделирования. В настоящей работе рассматриваются принципы построения графического инструмента «VTMine for Visio» моделирования процессов на базе распространенного приложения для бизнес-аналитики Microsoft Visio. Приводятся особенности проектирования архитектуры программного расширения для применения в области Process Mining и интеграции с существующими библиотеками и инструментами для работы с данными. Применение разработанного приложения для решения различного вида задач по моделированию и анализу процессов демонстрируется на наборе схем экспериментов

Использование журналов событий для локальной корректировки моделей процессов

During the life-cycle of an Information System (IS) its actual behaviour may not correspond to the original system model. However, to the IS support it is very important to have the latest model that reflects the current system behaviour. To correct the model, the information from the event log of the system may be used. In this paper, we consider the problem of process model adjustment (correction) using the information from an event log. The input data for this task are the initial process model (a Petri net) and the event log. The result of correction should be a new process model, better reflecting the real IS behavior than the initial model. The new model could be also built from scratch, for example, with the help of one of the known algorithms for automatic synthesis of the process model from an event log. However, this may lead to crucial changes in the structure of the original model, and it will be difficult to compare the new model with the initial one, hindering its understanding and analysis. It is important to keep the initial structure of the model as much as possible. In this paper, we propose a method for process model correction based on the principle of “divide and conquer”. The initial model is decomposed in several fragments. For each fragment its conformance to the event log is checked. Fragments which do not match the log are replaced by newly synthesized ones. The new model is then assembled from the fragments via transition fusion. The experiments demonstrate that our correction algorithm gives good results when it is used for correcting local discrepancies. The paper presents the description of the algorithm, the formal justification for its correctness, as well as the results of experimental testing by some artificial examples.В ходе жизненного цикла информационной системы (ИС) ее реальное поведение может перестать соответствовать исходной модели системы. Между тем для поддержки системы очень важно иметь актуальную модель, отражающую текущее поведение системы. Для корректировки модели можно использовать информацию из журнала событий системы. Журналы событий процессно-ориентированных информационных систем содержат запись истории исполнения поддерживаемых процессов в виде более или менее детальных списков событий. Такие журналы, как правило, записываются всеми современным ИС. Эта информация может использоваться для анализа реального поведения ИС и ее усовершенствования. В работе рассматривается задача корректировки (исправления) модели процесса на основе информации из журнала событий. Исходными данными для этой задачи являются первоначальная модель процесса в виде сети Петри и журнал событий. Результатом корректировки должна быть новая модель процесса, лучше отображающая реальное поведение ИС, чем исходная модель. Актуальная модель может быть построена и полностью заново, например, с помощью одного из известных алгоритмов автоматического синтеза модели процесса по журналу событий. Однако структура исходной модели при этом может полностью измениться. Полученную модель будет трудно сопоставить с прежней моделью процесса, что затруднит ее понимание и анализ. Поэтому при корректировке модели важно по возможности сохранить ее прежнюю структуру. Предлагаемый в настоящей работе алгоритм корректировки модели основан на принципе «разделяй и властвуй». Исходная модель процесса декомпозируется на фрагменты. Для каждого из фрагментов проверяется, соответствует ли он актуальному журналу событий. Фрагменты, для которых выявлены несоответствия, заменяются на заново синтезированные. Новая модель собирается из фрагментов путем слияния переходов. Проведенные эксперименты показывают, что наш алгоритм корректировки дает хорошие результаты, если применяется для исправления локальных несоответствий. Работа содержит описание алгоритма, формальное обоснование его корректности, а также результаты экспериментального тестирования на искусственных примерах.

DPMine Graphical Language for Automation of Experiments in Process Mining

Process mining is a new direction in the field of modeling and analysis of processes, where the use of information from event logs describing the history of the system behavior plays an important role. Methods and approaches used in the process mining are often based on various heuristics, and experiments with large event logs are crucial for the study and comparison of the developed methods and algorithms. Such experiments are very time consuming, so automation of experiments is an important task in the field of process mining. This paper presents the language DPMine developed specifically to describe and carry out experiments on the discovery and analysis of process models. The basic concepts of the DPMine language as well as principles and mechanisms of its extension are described. Ways of integration of the DPMine language as dynamically loaded components into the VTMine modeling tool are considered. An illustrating example of an experiment for building a fuzzy model of the process discovered from the log data stored in a normalized database is given