高效业务过程模型检索技术与评估体系

Recently, business process management already becomes the core technology to improve the efficiency of enterprises. Most enterprises gradually model their business processes as process models. As a result, thousands of models are usually maintained in an enterprise or even a department, e.g., there are more than 8000 processes in its office automation systems. Such amount of process models requires business process model repository technology. Business process retrieval is a core function of repositories, which is currently a hot topic in both academic and industrial areas. Currently, there is not a technique that can support all four different types of business process model retrieval (structure-based similarity search, behavior-based similarity search, structure-based querying, and behavior-based querying); also not an evaluation framework for evaluating retrieval techniques. Therefore, to solve these issues, the contributions of this project are into three branches. First, an index for four types of retrieval is to be proposed. Second, for each type of retrieval, a confirmation technique that can work together with the index is to be proposed. Last, an evaluation framework is to be proposed.

目前，业务过程管理已经成为企业提高自身管理效率的核心技术，大部分企业都逐步将其内部以及与合作方交互的业务过程绘制成过程模型。这使得一个企业甚至是一个部门就需要管理成百上千的业务过程模型，例如中国移动通信仅其管理信息部门的办公自动化系统中就有8000多业务过程。如此大量模型需要业务过程模型数据库来管理，而业务过程模型检索是数据库的一个核心功能，也是目前学术界和工业界的研究热点。然而还没有一种高效数据库检索技术能支持四种不同的检索方式(结构相似性搜索、行为相似性搜索、结构精确查询和行为精确查询)，也没有对检索技术优劣的评估标准。为了解决这些问题，本项目贡献分为以下三方面：1)提出第一个可以同时支持四种不同的业务过程模型检索的业务过程模型索引结构; 2)为每一种检索提出一个能够结合索引的高效确认技术来进一步提高效率; 3)建立一个业务过程模型检索的评估体系，包含理论评估标准和实验评估标准两部分。

本课题以业务过程模型检索与评估框架的研制为核心，围绕过程数据管理系统BeehiveZ，经过了三年的研发工作，按照原定计划圆满完成了各项研究任务和预期指标，形成了一整套围绕业务过程模型检索与评估框架的算法和工具集，为业务过程模型检索技术在企业的推广应用奠定了基础。课题已被录用论文6篇（其中SCI索引2篇、EI索引4篇），课题组成员累计参加相关国际国内学术会议9次，并做分组报告4次。另外，课题组正在进行的与本项目相关研究预计后续至少会再发表3篇高水平论文。课题期间，共毕业硕士研究生5名。课题经费基本按照计划支出，小部分的结余经费将支持后续的研究工作和成果发表。项目组取得的具体成果如下：1.建立了业务过程模型检索的评估体系。研究人员要获得大量真实流程模型用于评估他们的技术就十分困难，然而做技术的验证和评估却需要大量的真实模型，本项目提出了一种通过分析输入真实模型属性生成具有真实属性的业务过程模型技术，解决了这一困境，此方法现已被多个科研团队采用。2. 企业维护着大量的业务过程模型，需要业务过程模型检索技术在大量的过程模型中自动找目标模型，项目组全面研究了四类业务过程模型检索技术并给出了全面的解决方案，包括基于结构的相似性搜索，基于行为的相似性搜索，基于结构的精确查询，基于行为的精确查询。3.业务过程检索类技术有一个缺陷，就是需要把检索模型跟数据库里的所有模型一一进行比较，随着模型数量的增加检索时间也将线性增加，为了解决这一问题，项目组从过程模型中提取出特征，通过特征建立索引，并支持以上四种检索方式。4.过程模型差异识别是分析两个模型的不同方面，过程检索关注过程中相同部分，差异识别要进一步找出相同中的不同，项目组提供了高效识别模型间结构和行为差异的算法。5.此外，还做了过程挖掘的相关工作，目的是通过挖掘从日志中挖掘出更多有价值的特征，从而能够加入到业务过程索引中，使得索引对特殊模式敏感，从而进一步提升索引的效率。