A Heuristic Approach for Discovering Reference Models by Mining Process Model Variants

Recently, a new generation of adaptive Process-Aware Information Systems (PAISs) has emerged, which enables structural process changes during runtime while preserving PAIS robustness and consistency. Such flexibility, in turn, leads to a large number of process variants derived from the same model, but differing in structure. Generally, such variants are expensive to configure and maintain. This paper provides a heuristic search algorithm which fosters learning from past process changes by mining process variants. The algorithm discovers a reference model based on which the need for future process configuration and adaptation can be reduced. It additionally provides the flexibility to control the process evolution procedure, i.e., we can control to what degree the discovered reference model differs from the original one. As benefit, we can not only control the effort for updating the reference model, but also gain the flexibility to perform only the most important adaptations of the current reference model. Our mining algorithm is implemented and evaluated by a simulation using more than 7000 process models. Simulation results indicate strong performance and scalability of our algorithm even when facing large-sized process models

A Survey on Economic-driven Evaluations of Information Technology

The economic-driven evaluation of information technology (IT) has become an important instrument in the management of IT projects. Numerous approaches have been developed to quantify the costs of an IT investment and its assumed profit, to evaluate its impact on business process performance, and to analyze the role of IT regarding the achievement of enterprise objectives. This paper discusses approaches for evaluating IT from an economic-driven perspective. Our comparison is based on a framework distinguishing between classification criteria and evaluation criteria. The former allow for the categorization of evaluation approaches based on their similarities and differences. The latter, by contrast, represent attributes that allow to evaluate the discussed approaches. Finally, we give an example of a typical economic-driven IT evaluation

Design-time Models for Resiliency

Resiliency in process-aware information systems is based on the availability of recovery flows and alternative data for coping with missing data. In this paper, we discuss an approach to process and information modeling to support the specification of recovery flows and alternative data. In particular, we focus on processes using sensor data from different sources. The proposed model can be adopted to specify resiliency levels of information systems, based on event-based and temporal constraints

Attributes of Big Data Analytics for Data-Driven Decision Making in Cyber-Physical Power Systems

Big data analytics is a virtually new term in power system terminology. This concept delves into the way a massive volume of data is acquired, processed, analyzed to extract insight from available data. In particular, big data analytics alludes to applications of artificial intelligence, machine learning techniques, data mining techniques, time-series forecasting methods. Decision-makers in power systems have been long plagued by incapability and weakness of classical methods in dealing with large-scale real practical cases due to the existence of thousands or millions of variables, being time-consuming, the requirement of a high computation burden, divergence of results, unjustifiable errors, and poor accuracy of the model. Big data analytics is an ongoing topic, which pinpoints how to extract insights from these large data sets. The extant article has enumerated the applications of big data analytics in future power systems through several layers from grid-scale to local-scale. Big data analytics has many applications in the areas of smart grid implementation, electricity markets, execution of collaborative operation schemes, enhancement of microgrid operation autonomy, management of electric vehicle operations in smart grids, active distribution network control, district hub system management, multi-agent energy systems, electricity theft detection, stability and security assessment by PMUs, and better exploitation of renewable energy sources. The employment of big data analytics entails some prerequisites, such as the proliferation of IoT-enabled devices, easily-accessible cloud space, blockchain, etc. This paper has comprehensively conducted an extensive review of the applications of big data analytics along with the prevailing challenges and solutions

Use of the energy of parametric oscillations to improve drilling indices

Purpose. Increase of the efficiency of using energy of parametric oscillations within the assembly of drilling string bottom by means of solving nonlinear-parametric equations of a “bit – drive motor – drilled-out rock” system to improve drilling indices. Methods. The paper applies the method of mathematical modeling of a mechanical system as well as impedance method to study oscillations. While modeling the system, a bit is considered to be an absolutely solid body; elastic elements are non-inertial, drive motor is ideal, and resistance in elastic relations is viscous. While modeling dynamic parameters of a drill string and its interaction with a near-bit system and bottom hole, mechanical system is represented in the form of blocks interacting with each other. Drill string in models is a sequential system of uniform rods. Findings. In the course of analytical studies, it has been proved that use of energy of parametric oscillations within the assembly of drilling string bottom makes it possible to increase axial load on a bit as well as rise mechanical velocity especially while drilling horizontal areas of inclined boreholes. Dynamic parameters of mechanical system of a drill string and its interaction with near-bit system and bottom hole have been substantiated. It has been determined that limitation of the amplitude of resonant vertical oscillations for a bit is possible at the expense of toothed surface of cone rollers in terms of periodical positioning from one tooth to two teeth, physical and mechanical pro-perties of the drilled-out rocks, and features of correcting elements mounted above the bit. Originality. Innovative mathematical model describing dynamics of the operation of a “bit – drive motor – drilled-out rock” mechanical system has been developed taking into consideration the effect of parametric oscillations. Practical implications. Limited amplitude of resonant vertical oscillations of a bit is the condition of efficient assembly operation and long service life of its components in the context of parametric excitations. The obtained results may be useful while designing drill rigs.Мета. Підвищення ефективності використання енергії параметричних коливань у компоновці низу бурильної колони шляхом розв’язання нелінійно-параметричних рівнянь системи “долото – приводний двигун – розбурювана порода” для підвищення показників буріння. Методика. В роботі використано метод математичного моделювання механічної системи та імпедансний метод дослідження коливань. При моделюванні системи долото вважається абсолютно твердим тілом, пружні елементи – безінерційними, приводний двигун – ідеальним, а опір у пружних зв’язках – в’язким. При дослідженні динамічних параметрів бурильної колони та її взаємодії з наддолотною системою і вибоєм механічна система представлена у вигляді блоків, які взаємодіють поміж собою. Бурильна колона в моделях становить послідовну систему однорідних стрижнів. Результати. В ході аналітичних досліджень було доведено, що використання енергії параметричних коливань у компоновці низу бурильної колони дає можливість збільшити осьове навантаження на долото та підвищити механічну швидкість, особливо під час буріння горизонтальної частини похило спрямованих свердловин. Обґрунтовано динамічні параметри механічної системи бурильної колони та її взаємодії з наддолотною системою і вибоєм. Виявлено, що обмеження амплітуди резонансних вертикальних коливань досягається долотом за рахунок зубчатої поверхні шарошок при періодичному переступанні з одного зуба на два, фізико-механічних властивостей розбурюваних порід і властивостей коректуючих елементів, встановлених над долотом. Наукова новизна. Розроблено нову математичну модель, що описує динаміку роботи механічної системи “долото – приводний двигун – розбурювана порода” з урахуванням впливу параметричних коливань. Практична значимість. Наявність обмеження амплітуди резонансних вертикальних коливань долота створює умови працездатності компоновок і довговічності її елементів із параметричними коливаннями. Отримані результати можуть бути корисними при проектуванні бурових конструкцій.Цель. Повышение эффективности использования энергии параметрических колебаний в компоновке низа бурильной колонны путем решения нелинейно-параметрических уравнений системы “долото – приводной двигатель – разбуриваемая порода” для повышения показателей бурения. Методика. В работе использован метод математического моделирования механической системы и импедансный метод исследования колебаний. При моделировании системы долото считается абсолютно твердым телом, упругие элементы – безинерционными, приводной двигатель – идеальным, а сопротивление в упругих связях – вязким. При исследовании динамических параметров бурильной колонны и ее взаимодействия с наддолотной системой и забоем механическая система представлена в виде блоков, которые взаимодействуют между собой. Бурильная колонна в моделях составляет последовательную систему однородных стержней. Результаты. В ходе аналитических исследований было доказано, что использование энергии параметрических колебаний в компоновке низа бурильной колонны позволяет увеличить осевую нагрузку на долото и повысить механическую скорость, особенно при бурении горизонтальной части наклонно-направленных скважин. Обоснованы динамические параметры механической системы бурильной колонны и ее взаимодействия с наддолотной системой и забоем. Выявлено, что ограничения амплитуды резонансных вертикальных колебаний достигается долотом за счет зубчатой поверхности шарошек при периодическом перешагивании с одного зуба на два, физико-механических свойств разбуриваемых пород и свойств корректирующих элементов, установленных над долотом. Научная новизна. Разработано новую математическую модель, описывающую динамику работы механической системы “долото – приводной двигатель – разбуриваемая порода” с учетом влияния параметрических колебаний. Практическая значимость. Наличие ограничения амплитуды резонансных вертикальных колебаний долота создает условия работоспособности компоновок и долговечности ее элементов с параметрическими колебаниями. Полученные результаты могут быть полезными при проектировании буровых конструкций.The results of the study were obtained without any support from any project or financing

Use of the energy of parametric oscillations to improve drilling indices

Purpose. Increase of the efficiency of using energy of parametric oscillations within the assembly of drilling string bottom by means of solving nonlinear-parametric equations of a “bit – drive motor – drilled-out rock” system to improve drilling indices. Methods. The paper applies the method of mathematical modeling of a mechanical system as well as impedance method to study oscillations. While modeling the system, a bit is considered to be an absolutely solid body; elastic elements are non-inertial, drive motor is ideal, and resistance in elastic relations is viscous. While modeling dynamic parameters of a drill string and its interaction with a near-bit system and bottom hole, mechanical system is represented in the form of blocks interacting with each other. Drill string in models is a sequential system of uniform rods. Findings. In the course of analytical studies, it has been proved that use of energy of parametric oscillations within the assembly of drilling string bottom makes it possible to increase axial load on a bit as well as rise mechanical velocity especially while drilling horizontal areas of inclined boreholes. Dynamic parameters of mechanical system of a drill string and its interaction with near-bit system and bottom hole have been substantiated. It has been determined that limitation of the amplitude of resonant vertical oscillations for a bit is possible at the expense of toothed surface of cone rollers in terms of periodical positioning from one tooth to two teeth, physical and mechanical pro-perties of the drilled-out rocks, and features of correcting elements mounted above the bit. Originality. Innovative mathematical model describing dynamics of the operation of a “bit – drive motor – drilled-out rock” mechanical system has been developed taking into consideration the effect of parametric oscillations. Practical implications. Limited amplitude of resonant vertical oscillations of a bit is the condition of efficient assembly operation and long service life of its components in the context of parametric excitations. The obtained results may be useful while designing drill rigs.Мета. Підвищення ефективності використання енергії параметричних коливань у компоновці низу бурильної колони шляхом розв’язання нелінійно-параметричних рівнянь системи “долото – приводний двигун – розбурювана порода” для підвищення показників буріння. Методика. В роботі використано метод математичного моделювання механічної системи та імпедансний метод дослідження коливань. При моделюванні системи долото вважається абсолютно твердим тілом, пружні елементи – безінерційними, приводний двигун – ідеальним, а опір у пружних зв’язках – в’язким. При дослідженні динамічних параметрів бурильної колони та її взаємодії з наддолотною системою і вибоєм механічна система представлена у вигляді блоків, які взаємодіють поміж собою. Бурильна колона в моделях становить послідовну систему однорідних стрижнів. Результати. В ході аналітичних досліджень було доведено, що використання енергії параметричних коливань у компоновці низу бурильної колони дає можливість збільшити осьове навантаження на долото та підвищити механічну швидкість, особливо під час буріння горизонтальної частини похило спрямованих свердловин. Обґрунтовано динамічні параметри механічної системи бурильної колони та її взаємодії з наддолотною системою і вибоєм. Виявлено, що обмеження амплітуди резонансних вертикальних коливань досягається долотом за рахунок зубчатої поверхні шарошок при періодичному переступанні з одного зуба на два, фізико-механічних властивостей розбурюваних порід і властивостей коректуючих елементів, встановлених над долотом. Наукова новизна. Розроблено нову математичну модель, що описує динаміку роботи механічної системи “долото – приводний двигун – розбурювана порода” з урахуванням впливу параметричних коливань. Практична значимість. Наявність обмеження амплітуди резонансних вертикальних коливань долота створює умови працездатності компоновок і довговічності її елементів із параметричними коливаннями. Отримані результати можуть бути корисними при проектуванні бурових конструкцій.Цель. Повышение эффективности использования энергии параметрических колебаний в компоновке низа бурильной колонны путем решения нелинейно-параметрических уравнений системы “долото – приводной двигатель – разбуриваемая порода” для повышения показателей бурения. Методика. В работе использован метод математического моделирования механической системы и импедансный метод исследования колебаний. При моделировании системы долото считается абсолютно твердым телом, упругие элементы – безинерционными, приводной двигатель – идеальным, а сопротивление в упругих связях – вязким. При исследовании динамических параметров бурильной колонны и ее взаимодействия с наддолотной системой и забоем механическая система представлена в виде блоков, которые взаимодействуют между собой. Бурильная колонна в моделях составляет последовательную систему однородных стержней. Результаты. В ходе аналитических исследований было доказано, что использование энергии параметрических колебаний в компоновке низа бурильной колонны позволяет увеличить осевую нагрузку на долото и повысить механическую скорость, особенно при бурении горизонтальной части наклонно-направленных скважин. Обоснованы динамические параметры механической системы бурильной колонны и ее взаимодействия с наддолотной системой и забоем. Выявлено, что ограничения амплитуды резонансных вертикальных колебаний достигается долотом за счет зубчатой поверхности шарошек при периодическом перешагивании с одного зуба на два, физико-механических свойств разбуриваемых пород и свойств корректирующих элементов, установленных над долотом. Научная новизна. Разработано новую математическую модель, описывающую динамику работы механической системы “долото – приводной двигатель – разбуриваемая порода” с учетом влияния параметрических колебаний. Практическая значимость. Наличие ограничения амплитуды резонансных вертикальных колебаний долота создает условия работоспособности компоновок и долговечности ее элементов с параметрическими колебаниями. Полученные результаты могут быть полезными при проектировании буровых конструкций.The results of the study were obtained without any support from any project or financing

An Advanced Conceptual Diagnostic Healthcare Framework for Diabetes and Cardiovascular Disorders

The data mining along with emerging computing techniques have astonishingly influenced the healthcare industry. Researchers have used different Data Mining and Internet of Things (IoT) for enrooting a programmed solution for diabetes and heart patients. However, still, more advanced and united solution is needed that can offer a therapeutic opinion to individual diabetic and cardio patients. Therefore, here, a smart data mining and IoT (SMDIoT) based advanced healthcare system for proficient diabetes and cardiovascular diseases have been proposed. The hybridization of data mining and IoT with other emerging computing techniques is supposed to give an effective and economical solution to diabetes and cardio patients. SMDIoT hybridized the ideas of data mining, Internet of Things, chatbots, contextual entity search (CES), bio-sensors, semantic analysis and granular computing (GC). The bio-sensors of the proposed system assist in getting the current and precise status of the concerned patients so that in case of an emergency, the needful medical assistance can be provided. The novelty lies in the hybrid framework and the adequate support of chatbots, granular computing, context entity search and semantic analysis. The practical implementation of this system is very challenging and costly. However, it appears to be more operative and economical solution for diabetes and cardio patients.Comment: 11 PAGE

Latent Space Model for Multi-Modal Social Data

With the emergence of social networking services, researchers enjoy the increasing availability of large-scale heterogenous datasets capturing online user interactions and behaviors. Traditional analysis of techno-social systems data has focused mainly on describing either the dynamics of social interactions, or the attributes and behaviors of the users. However, overwhelming empirical evidence suggests that the two dimensions affect one another, and therefore they should be jointly modeled and analyzed in a multi-modal framework. The benefits of such an approach include the ability to build better predictive models, leveraging social network information as well as user behavioral signals. To this purpose, here we propose the Constrained Latent Space Model (CLSM), a generalized framework that combines Mixed Membership Stochastic Blockmodels (MMSB) and Latent Dirichlet Allocation (LDA) incorporating a constraint that forces the latent space to concurrently describe the multiple data modalities. We derive an efficient inference algorithm based on Variational Expectation Maximization that has a computational cost linear in the size of the network, thus making it feasible to analyze massive social datasets. We validate the proposed framework on two problems: prediction of social interactions from user attributes and behaviors, and behavior prediction exploiting network information. We perform experiments with a variety of multi-modal social systems, spanning location-based social networks (Gowalla), social media services (Instagram, Orkut), e-commerce and review sites (Amazon, Ciao), and finally citation networks (Cora). The results indicate significant improvement in prediction accuracy over state of the art methods, and demonstrate the flexibility of the proposed approach for addressing a variety of different learning problems commonly occurring with multi-modal social data.Comment: 12 pages, 7 figures, 2 table