基于流程挖掘的流程建模方法研究

［摘 要］ 針對流程分析人員在描述企業(yè)現(xiàn)有流程中遇到的流程建模語言復(fù)雜、繪制的流程圖主觀性強(qiáng)、需要長時(shí)間地深入了解企業(yè)運(yùn)作現(xiàn)狀等問題，提出基于流程挖掘技術(shù)的流程建模方法，從理論上論證該方法解決上述問題的可行性；并給出流程自動(dòng)建模系統(tǒng)的部分原型界面，為進(jìn)一步的系統(tǒng)開發(fā)提供依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］ 流程建模；流程挖掘；流程圖；自動(dòng)建模系統(tǒng)

［中圖分類號(hào)］F270［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1673-0194（2008）21-0058-04

0 引 言

目前，企業(yè)面臨越來越激烈的市場競爭環(huán)境。顧客個(gè)性化需求的滿足程度已經(jīng)成為企業(yè)在競爭中生存并發(fā)展壯大的決定性因素。因此，企業(yè)需要具備應(yīng)對“買方市場”的快速反應(yīng)能力。這種快速反應(yīng)能力主要體現(xiàn)在企業(yè)是否能夠根據(jù)顧客個(gè)性需求的變化，選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，對其生產(chǎn)（服務(wù)）系統(tǒng)進(jìn)行卓有成效的再造或優(yōu)化。

業(yè)務(wù)流程再造（Business Process Reengineering， BPR）和在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的業(yè)務(wù)流程管理（Business Process Management， BPM）等理論、方法和技術(shù)能很好地解決現(xiàn)代企業(yè)所面臨的問題，提高其應(yīng)對市場的能力，快速而有效地滿足顧客多樣化的需求，為企業(yè)的發(fā)展提供可靠的保證。

眾多BPR的理論、方法和技術(shù)［1－3］都將BPR/BPM項(xiàng)目分成若干階段，而其中都有重要的一個(gè)環(huán)節(jié)——對現(xiàn)有流程的描述，該環(huán)節(jié)是流程診斷與流程再設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

對現(xiàn)有流程描述的最佳手段是繪制流程圖，而流程圖的繪制面臨如下問題：①流程建模語言復(fù)雜，需要專業(yè)人員花費(fèi)長時(shí)間的學(xué)習(xí)訓(xùn)練才能掌握。②對現(xiàn)有流程圖的繪制具有很強(qiáng)的主觀性。③分析人員需要非常專業(yè)的業(yè)務(wù)知識(shí)，這樣才能做到對企業(yè)的運(yùn)作有深刻的理解；而做BPR或BPM項(xiàng)目的實(shí)施者大部分是外聘的顧問，其對企業(yè)的業(yè)務(wù)不可能特別熟悉，特別是對意外情況的估計(jì)往往不夠，從而影響對業(yè)務(wù)的建模［4］。綜合上述幾點(diǎn)，在BPR或BPM項(xiàng)目中，分析人員所構(gòu)造“對現(xiàn)有流程的描述（流程模型）”與實(shí)際情況仍存在較大的偏差。為了克服人為因素的主觀性影響，迫切需要一種更為客觀的流程建模方法，來展示企業(yè)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程。為此，筆者提出一種基于流程挖掘的流程建模方法。

眾所周知，流程挖掘的起點(diǎn)是流程日志，而流程日志記錄的是企業(yè)的業(yè)務(wù)活動(dòng)及其角色的分工，同時(shí)能夠解釋流程之間的關(guān)系，由此建立的流程模型基本排除了因個(gè)人的理解而對流程運(yùn)作過程產(chǎn)生的偏差，在一定程度上可以真實(shí)、客觀地再現(xiàn)流程的運(yùn)作過程。因此，在流程日志數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出流程自動(dòng)建模系統(tǒng)，完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，極大地簡化了分析人員繪制流程圖的操作過程，節(jié)省了時(shí)間，這樣分析人員就可以更加專注于流程的診斷和再設(shè)計(jì)，提高了BPR或BPM項(xiàng)目的效率和成功的幾率。

1 流程描述方法概述

流程描述就是對企業(yè)現(xiàn)在的工作流轉(zhuǎn)的描述，是BPR或BPM工作中一個(gè)很好的切入點(diǎn)。通過它，可以了解企業(yè)的現(xiàn)狀，梳理現(xiàn)狀的問題，幫助企業(yè)診斷識(shí)別企業(yè)癥結(jié)，為流程優(yōu)化與設(shè)計(jì)找切入點(diǎn)［5］。

企業(yè)要對現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行描述，可以采用多種方法。一般可以將流程的表示方法分為3類：文本法、表格法和圖形法。從獲取信息的直觀角度講，企業(yè)和流程分析人員基本都采用圖形法對企業(yè)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行描述，這也方便后期的診斷、分析和優(yōu)化等環(huán)節(jié)。

目前，主要圖形法流程描述方法有：基本流程圖法、跨職能流程圖法、角色行為圖、IDEF模型系列、事件過程鏈、Petri網(wǎng)、基于活動(dòng)的成本分析等，其主要圖形法流程描述方法如圖1所示。

其中，跨功能流程圖主要由流程的開始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)、任務(wù)或工作、流程線等組成，跨功能流程圖的主要功用，在于針對某特定流程，制訂各單位的權(quán)責(zé)，此流程圖清楚說明每個(gè)單位應(yīng)完成的任務(wù)以及這些任務(wù)如何在部門之間流轉(zhuǎn)。其組成要素包括：企業(yè)業(yè)務(wù)流程、執(zhí)行相應(yīng)流程的功能單元或組織單元；在形式上有水平跨功能流程圖和垂直跨功能流程圖兩種?？绻δ芰鞒虉D的優(yōu)點(diǎn)是：直觀，便于客戶理解，職能與流程間的相互關(guān)系表述清晰，對于連續(xù)的平行并排作業(yè)一目了然等。

2 流程模型分析

2. 1流程描述方法選擇

本文采用的流程描述語言應(yīng)該具備如下特點(diǎn)：直觀，便于企業(yè)客戶和流程專員理解；流程圖繪制簡單，便于計(jì)算機(jī)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)；整個(gè)流程圖有開始和結(jié)束標(biāo)識(shí)，即只有一個(gè)開始點(diǎn)和一個(gè)結(jié)束點(diǎn)；能夠記錄各個(gè)活動(dòng)及其邏輯關(guān)系，具有判斷功能；能夠清楚地表述流程活動(dòng)或判斷在各職能部門或成員之間的流轉(zhuǎn)關(guān)系；能夠清楚地表示并行活動(dòng)；流程描述方法能夠標(biāo)示流程名稱和節(jié)點(diǎn)（活動(dòng)順序的標(biāo)示）。

筆者選定本論文的流程描述工具為：跨功能流程圖，并且采用的垂直型跨功能流程圖。這種流程圖分為縱向和橫向，縱向表示工作或判斷的先后順序，橫向表示承擔(dān)這項(xiàng)工作或判斷的部門或職位。通過橫、縱兩個(gè)方向的表示，就可以達(dá)到既解決先做什么、后做什么的問題，又可以解決A項(xiàng)工作由誰負(fù)責(zé)，B項(xiàng)工作又由誰負(fù)責(zé)的問題。

為此，筆者定義本文采用的流程描述方法的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)符號(hào)如圖2所示。

2. 2流程模型的界定

本文的流程模型的定義如下：流程模型包括流程圖垂直跨功能流程圖、流程編號(hào)、單位名稱、層次標(biāo)識(shí)（流程等級(jí)）、任務(wù)概要、公司名稱、密級(jí)、簽發(fā)人、簽發(fā)日期、頁碼標(biāo)示等內(nèi)容，通過流程模型可以了解到企業(yè)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程狀況，并且可以從時(shí)間、成本、質(zhì)量、客戶滿意度等4個(gè)緯度展現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的表現(xiàn)。業(yè)務(wù)流程模型可以為幫助企業(yè)尋找流程的瓶頸，為進(jìn)一步的流程優(yōu)化和設(shè)計(jì)作技術(shù)支撐。

2. 3流程模型的意義

本文所研究的流程模型主要是對企業(yè)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行描述，分析其中存在的問題，為其優(yōu)化和再設(shè)計(jì)的方向提供支撐。這個(gè)流程模型是后續(xù)工作的基礎(chǔ)，本流程模型如果能夠很好地描述企業(yè)現(xiàn)有流程，流程優(yōu)化和再設(shè)計(jì)將有了成功的保證。

本流程模型的構(gòu)建是在充分挖掘企業(yè)信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)對流程的評(píng)價(jià)維度（時(shí)間、成本、質(zhì)量、客戶滿意度），建立起的對現(xiàn)有流程的描述。只有深入了解流程模型才能從總體上把握問題要點(diǎn)和改進(jìn)方向、約束條件，理解現(xiàn)有流程可能實(shí)現(xiàn)的“改進(jìn)區(qū)間”與“拔高程度”。

3 基于流程挖掘的流程建模研究

3. 1流程挖掘?qū)τ诒狙芯空n題的意義

現(xiàn)階段對于企業(yè)現(xiàn)有流程描述存在的3個(gè)主要問題，流程挖掘理念和技術(shù)應(yīng)從解決這3個(gè)問題著手，從兩個(gè)方面顯示出其對本研究課題的意義：

第一，流程挖掘的應(yīng)用可以降低業(yè)務(wù)流程建模難度。流程挖掘可以有效地降低描述企業(yè)現(xiàn)有流程的難度，在流程日志數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出流程圖自動(dòng)建模系統(tǒng)，將實(shí)現(xiàn)流程建模的自動(dòng)化，極大地簡化分析人員繪制流程圖的操作過程，節(jié)省了時(shí)間，這樣分析人員就可以更加專注于流程的診斷和再設(shè)計(jì)。

第二，流程挖掘的應(yīng)用增強(qiáng)了流程建模的客觀性。流程挖掘重點(diǎn)關(guān)注各種任務(wù)、狀態(tài)以及它們之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系，是一種動(dòng)態(tài)挖掘。流程挖掘的目的就是從企業(yè)流程實(shí)際運(yùn)行時(shí)保存下來的日志文件中收集、提取信息用以支持流程設(shè)計(jì)和分析。在目前企業(yè)運(yùn)行的大部分信息系統(tǒng)中，這些操作或者狀態(tài)都被記錄下來，運(yùn)用流程挖掘技術(shù)，就可以構(gòu)造出企業(yè)實(shí)際運(yùn)行的流程模型［6］。因此，流程挖掘技術(shù)極大地增強(qiáng)了流程建模的客觀性。

3. 2基于流程挖掘的流程建模方法的前提假設(shè)條件

為了能夠在流程挖掘的視角下進(jìn)行流程建模，需要進(jìn)行如下假設(shè)：

（1）企業(yè)的現(xiàn)行業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如：ERP、CRM、SCM、HRM等）能夠詳細(xì)地記錄流程日志的信息，包括：活動(dòng)的名稱、業(yè)務(wù)人員進(jìn)入/退出業(yè)務(wù)系統(tǒng)的時(shí)間、活動(dòng)的起止時(shí)間、活動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入輸出、當(dāng)前人員和資源的情況等相關(guān)內(nèi)容；

（2）日志數(shù)據(jù)是正確的，即日志數(shù)據(jù)不存在噪聲（無錯(cuò)誤的并且完整）；

（3）這些日志信息能夠很方便地轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)信息，并且在轉(zhuǎn)化過程中信息不會(huì)丟失和損壞；

（4）所有流程的活動(dòng)名稱都存儲(chǔ)在事件表中，并且事件表中的信息是排好順序的；

（5）結(jié)構(gòu)化日志對于每一個(gè)流程只存儲(chǔ)一個(gè)開始點(diǎn)和一個(gè)結(jié)束點(diǎn)；

（6）挖掘算法具有很強(qiáng)的健壯性，能將異常流程與正常流程區(qū)分開；

（7）挖掘算法能夠準(zhǔn)確地區(qū)分活動(dòng)的順序結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等4種結(jié)構(gòu)，并且能將4種結(jié)構(gòu)的算法轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)信息，便于系統(tǒng)識(shí)別；

（8）流程挖掘技術(shù)可以根據(jù)日志數(shù)據(jù)計(jì)算出所有流程的活動(dòng)及判斷等環(huán)節(jié)在時(shí)間、成本、質(zhì)量、客戶滿意度等4個(gè)維度上都有標(biāo)準(zhǔn)值；

（9）流程挖掘技術(shù)可以從流程日志中提取所有流程的活動(dòng)及判斷等環(huán)節(jié)在時(shí)間、成本、質(zhì)量、客戶滿意度等4個(gè)維度上都有實(shí)際值；

（10）企業(yè)的所有文檔信息全部實(shí)現(xiàn)電子化，并且其在各個(gè)部門或職位的流轉(zhuǎn)時(shí)間為零；

（11）流程模型能夠用3種顏色分別區(qū)分（實(shí)際值/標(biāo)準(zhǔn)值）>1、=1、<1的3種狀態(tài)，并能以具體的比值顯示在流程模型中；

（12）若兩個(gè)活動(dòng)是前后的銜接關(guān)系，則前一活動(dòng)的結(jié)束時(shí)間就是后一活動(dòng)的開始時(shí)間，即銜接的活動(dòng)之間沒有時(shí)間間隔；

（13）若兩個(gè)活動(dòng)為并行活動(dòng)，則他們的開始時(shí)間相

同；

（14）用于完成各個(gè)活動(dòng)所需的人力資源是充足的，不會(huì)因?yàn)槿肆Y源的限制而導(dǎo)致活動(dòng)的開始時(shí)間延遲。

4 結(jié)構(gòu)化流程日志分析

根據(jù)課題研究的需要，筆者給出結(jié)構(gòu)化流程日志的定義：結(jié)構(gòu)化流程日志是保存在企業(yè)系統(tǒng)服務(wù)器中的、真實(shí)記錄企業(yè)所有流程的結(jié)構(gòu)化信息。結(jié)構(gòu)化流程日志所記錄的信息都是以二維表的形式保存在關(guān)系型數(shù)據(jù)中的。

結(jié)構(gòu)化流程日志包括描述企業(yè)現(xiàn)有流程的各個(gè)活動(dòng)的名稱信息、各個(gè)活動(dòng)所跨越的職能部門、各個(gè)活動(dòng)消耗的資源、活動(dòng)的執(zhí)行順序等相關(guān)信息。

流程自動(dòng)建模系統(tǒng)只通過結(jié)構(gòu)化流程日志就可以對企業(yè)的現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程進(jìn)行建模。流程分析人員可以借助流程自動(dòng)建模系統(tǒng)建立的流程模型對企業(yè)的現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行分析，找出流程的瓶頸，為企業(yè)流程的進(jìn)一步優(yōu)化和再設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

基于結(jié)構(gòu)化流程日志建立的流程模型有如下優(yōu)點(diǎn)：

第一，流程建模自動(dòng)化，提高了描述企業(yè)現(xiàn)有流程的效率。基于流程挖掘技術(shù)而提煉出的結(jié)構(gòu)化流程日志，能夠直接快速地為流程建模提供支撐信息。通過對結(jié)構(gòu)化流程日志的合理配置，并點(diǎn)擊系統(tǒng)的相應(yīng)按鈕，就可以快速地描繪出企業(yè)的現(xiàn)有流程。

第二，流程建模客觀性，摒棄了流程分析人員的主觀性?；诹鞒掏诰蚣夹g(shù)的結(jié)構(gòu)化流程日志，比較客觀地反映了企業(yè)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程的狀況。通過對客觀的結(jié)構(gòu)化日志的配置而建立的流程模型，比較客觀地展示了企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程的真實(shí)執(zhí)行狀況。

第三，流程模型規(guī)范化，降低了分析、診斷的難度。本課題設(shè)計(jì)的流程模型規(guī)范化地描述了流程的所有活動(dòng)，以及每個(gè)活動(dòng)所跨越的職能部門，同時(shí)有開始和結(jié)束標(biāo)識(shí)。這些規(guī)范的流程可以降低分析人員分析、診斷現(xiàn)有流程的難度。

第四，流程模型表達(dá)信息充分，多個(gè)維度對企業(yè)流程進(jìn)行描述。本課程設(shè)計(jì)的流程模型，不但可以表達(dá)流程中各個(gè)活動(dòng)的執(zhí)行順序，還可以表達(dá)所有活動(dòng)跨越的職能部門，流程所處的層次，流程的概要描述，以及流程在時(shí)間、成本、質(zhì)量、客戶滿意度等方面的指標(biāo)值等信息。這種多維度的流程描述方式可以為流程分析人員提供更為有效的流程信息。

5 流程自動(dòng)建模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

按照基于流程挖掘的流程建模方法所列的前提假設(shè)，結(jié)合結(jié)構(gòu)化流程日志，可以清晰地表達(dá)出描述流程模型所需的全部信息。

參照文獻(xiàn)［7］的“售后服務(wù)方案制訂的管理流程”，可以得出在時(shí)間維度的流程自動(dòng)建模系統(tǒng)繪制出的流程圖樣式，如圖3所示。

6 結(jié) 論

本文提出了基于流程挖掘的流程建模方法，在該理論的指導(dǎo)下，結(jié)合實(shí)際的工具及技術(shù)手段，設(shè)計(jì)出流程自動(dòng)建模系統(tǒng)。該系統(tǒng)自動(dòng)繪制的企業(yè)流程圖比分析人員繪制的流程圖更為精確。這樣極大地簡化了流程分析人員繪制流程圖的操作過程，節(jié)省時(shí)間，因此流程分析人員就可以更加專注于流程的診斷和再設(shè)計(jì)，提高了BPR或BPM項(xiàng)目的效率和成功的幾率。

主要參考文獻(xiàn)

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