• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Процессно-ориентированные информационные системы

Приоритетные направления развития: инженерные науки
2014

Цель работы: Разработка новых и улучшение существующих методов моделирования, анализа, усовершенствования и мониторинга процессов, исполняющихся в процессно-ориентированных информационных системах, в том числе методов глубинного извлечения и анализа процессов на основе исследования журналов событий (Process mining), а также методов конструирования и анализа формальных моделей процессов.

Используемые методы

В ходе проведения работ использовались методы дискретной математики, математической логики, теории алгоритмов, теории автоматов и сетей Петри, линейной алгебры, методы программной инженерии и имитационного моделирования.

Эмпирическая база исследования

Эмпирической базой исследования послужили данные информационных систем, представленные в форме журналов событий, полученные в результате функционирования как реальных информационных систем, — обслуживающих такие отрасли бизнеса, как банковская, страховая сферы, медицина, производственные и муниципальные процессы (находящиеся в открытом доступе), — так и полученные в результате искусственной генерации на основе динамических моделей.

Результаты работы

Исследования проводились в двух взаимосвязанных направлениях: первое направление является моделирование и анализ поведения сложных информационных систем; второе направление связано с извлечением и анализом процессов, точнее, с анализом поведения систем, основанным на исследовании журналов событий, формируемых системами при их исполнении.

Были получены следующие основные результаты.

В области моделирования и анализа сложных информационных систем:

  • Разработана модификация алгоритма построения графа достижимости временных сетей Петри, позволяющая повысить его эффективность в применении к специальному классу временных сетей Петри.
  • Разработан новый метод верификации вложенных сетей Петри на основе построения развертки сети. Определено покомпонентное построение развертки сети, доказана корректность этого построения.
  • Исследована возможность управления поведением сети Петри с помощью приоритетов, приписываемых переходам сети. Разработан алгоритм получения живой и ограниченной сети Петри из живой и не ограниченной сети путем расстановки приоритетов. Доказана его корректность.

В области извлечения и анализа процессов:

  • Разработан новый метод извлечения структурированных моделей процессов путем декомпозиции систем переходов, построенных по логам событий.
  • Разработаны подпрограммы для среды ProM, позволяющие извлекать из логов событий и анализировать BPMN модели процессов.
  • Разработан алгоритм проверки соответствия между абстрактной моделью и детальным логом событий, доказана корректность его работы в случае идеального соответствия. Этот алгоритм реализован в среде ProM.
  • Разработаны и реализованы методы генерации логов событий, в том числе содержащих шум. Проведен детальный анализ генерируемых логов.
  • Исследована возможность применения методов извлечения и анализа процессов в области программной инженерии (software process mining). Предложены и апробированы новые подходы в этой области.
  • Описана концепция языка интеграции подпрограмм в рамках извлечения и анализа процессов — DPMine, предложена его реализация в виде библиотеки DPMine/C. Разработана система визуального моделирования VTMine. Библиотека DPMine/C была интегрирована в систему VTMine.

Полученные в ходе выполнения проекта результаты могут использоваться при проведении дальнейших исследований в области процессно-ориентированных информационных систем, а также при моделировании, анализе и верификации процессов в реальных информационных системах с целью повышения их надежности и эффективности.

Степень внедрения, рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР

Практическими результатами проекта стали программные инструменты для исследования и анализа процессов. В частности, разработаны плагины “Discovery using TS decomposition”, “Analyse BPMN diagram”, “Gena: Event Log Generator” для программного инструмента ProM, находящихся в свободном доступе, которые могут быть использованы для выполнения аналитической работы при исследовании журналов событий, генерируемых различными информационными системами.

Публикации по проекту:


Shershakov S. DPMine/C: C++ Library and Graphical Frontend for DPMine Workflow Language, in: Proceedings of the 8th Spring/Summer Young Researchers’ Colloquium on Software Engineering (SYRCoSE 2014). M. : -, 2014. P. 96-101.
Polina Kim, Oleg Bulanov, Sergey Shershakov. Component-based VTMine/C Framework: Not Only Modelling, in: Proceedings of the 8th Spring/Summer Young Researchers’ Colloquium on Software Engineering (SYRCoSE 2014). M. : -, 2014. P. 102-107.
Wil M. P. van der Aalst. Business Process Simulation Survival Guide, in: Handbook on Business Process Management 1. Introduction, Methods, and Information Systems Vol. International Handbooks on Information Systems. Springer, 2015. P. 337-370.
Kalenkova A. A., Lomazova I. A. Discovery of Cancellation Regions within Process Mining Techniques // Fundamenta Informaticae. 2014. Vol. 133. No. 2-3. P. 197-209. doi
Катаева В. М., Kalenkova A. A. Applying Graph Grammars for the Generation of Process Models and Their Logs, in: Proceedings of the 8th Spring/Summer Young Researchers’ Colloquium on Software Engineering (SYRCoSE 2014). M. : -, 2014. P. 83-87.
Kalenkova A. A., Lomazova I. A., van der Aalst W. Process Model Discovery: A Method Based on Transition System Decomposition, in: Application and Theory of Petri Nets and Concurrency. 35th International Conference, PETRI NETS 2014, Tunis, Tunisia, June 23-27, 2014, Proceedings Vol. 8489: Lecture Notes in Computer Science. Berlin : Springer, 2014. P. 71-90.
Alexey Mitsyuk, Anna Kalenkova, Sergey A. Shershakov, van der Aalst W. Using process mining for the analysis of an e-trade system: A case study // Business Informatics. 2014. Vol. 29. No. 3. P. 15-27.
Kalenkova A. A., de Leoni M., van der Aalst W. Discovering, Analyzing and Enhancing BPMN Models Using ProM, in: Proceedings of the BPM Demo sessions 2014 Co-located with 12th International Conference on Business Process Management (BPM2014) Eindhoven, The Netherlands, September 10, 2014 Vol. 1295. Eindhoven : CEUR-WS.org, 2014. Ch. 8. P. 36-40.
Wil M.P. van der Aalst. Process Mining in the Large: A Tutorial, in: Business Intelligence. Third European Summer School, eBISS 2013, Dagstuhl Castle, Germany, July 7-12, 2013, Tutorial Lectures Vol. 172: Lecture Notes in Business Information Processing. Springer, 2014. P. 33-76.
Vladimir A. Bashkin, Irina A. Lomazova. Decidability of k-Soundness for Workflow Nets with an Unbounded Resource // Transactions on Petri Nets and Other Models of Concurrency. 2014. Vol. 9. P. 1-18.
Daniil Frumin, Irina Lomazova. Branching Processes of Conservative Nested Petri Nets, in: VPT 2014. Second International Workshop on Verification and Program Transformation Vol. 28: EPiC Series. EasyChair, 2014. P. 19-35.
Antonina K. Begicheva, Lomazova I. A. Checking Conformance of High-Level Business Process Models to Event Logs, in: Proceedings of the 8th Spring/Summer Young Researchers’ Colloquium on Software Engineering (SYRCoSE 2014). M. : -, 2014. P. 77-82.
Lomazova I. A., Popova-Zeugmann L. Controlling Petri Net Behavior using Priorities for Transitions, in: Concurrency, Specification and Programming. CS&P 2014. Proceedings of the 23th International Workshop on Concurrency, Specification and Programming. Chemnitz, Germany, September 29 - October 1, 2014. / Ed. by L. Popova-Zeugmann. Vol. 1269: CEUR Workshop Proceedings (CEUR-WS.org). Berlin : Humboldt University of Berlin, 2014. P. 126-137.
W.M.P. van der Aalst. Geschäftsprozessmodellierung: Die ,,Killer-Applikation“ für Petrinetze // Informatik-Spektrum. 2014. Vol. 37. No. 5. P. 191-198.
W. M. P. van der Aalst. Business process management as the “Killer App” for Petri nets // Software and Systems Modeling. 2014. P. 1-7. doi
Rubin V., Lomazova I. A., van der Aalst W. Agile Development with Software Process Mining, in: Proceedings of the 2014 International Conference on Software and System Process (ICSSP 2014). NY : ACM, 2014. P. 70-74.
Rubin V., Mitsyuk A. A., Lomazova I. A., van der Aalst W. Process Mining Can Be Applied to Software Too!, in: Proceedings of the 8th ACM/IEEE International Symposium on Empirical Software Engineering and Measurement. NY : ACM, 2014. doi Ch. 57. P. 1-8. doi
Мицюк А. А., Шугуров И. С. Синтез моделей процессов по журналам событий с шумом // Моделирование и анализ информационных систем. 2014. Т. 21. № 4. С. 181-198.
Shugurov I., Mitsyuk A. A. Generation of a Set of Event Logs with Noise, in: Proceedings of the 8th Spring/Summer Young Researchers’ Colloquium on Software Engineering (SYRCoSE 2014). M. : -, 2014. P. 88-95.
Knizhnikova I., Dworzanski L. W. Modular Construction of Time Petri Nets Reachability Graph, in: Proceedings of the 8th Spring/Summer Young Researchers’ Colloquium on Software Engineering (SYRCoSE 2014). M. : -, 2014. Ch. 1. P. 8-12.