业务流程管理中的图像挖掘技术研究

程文静

摘 要：业务流程管理和业务智能化是近年来备受关注的领域。这些技术的应用可以提高业务处理的效率，并且节省了可观的成本。基于图的概念（如对象、数据等）表示也被应用于业务领域，作为对上述技术的支持。图挖掘方法已被成功应用于发现新关系、新知识和可视化等许多领域。本文探讨了已成功应用图形挖掘技术的领域，同时也讨论了在业务流程中应用此项技术的优势和面临的一些问题。

关键词：图挖掘;业务流程;图挖掘应用程序;业务流程分析

中图分类号：TB     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.26.078

0 引言

业务流程是企业成功和一个机构正常运转的重要因素，因此所有的企业总是致力于研究更有效和高效的方式来处理和开展业务。多种不同的技术已被成功地用于实现和管理业务流程。在IT技术中，可以使用工作流管理系统来定义、管理、执行和监控业务，由此工作流程可以被定义为全部或部分业务流程的自动化。在这个自动化处理过程中，在这个过程中，文档、信息和其他元素会依据步骤规则依次通过各类资源。为了了解业务流程的执行情况和规则，研究者在这个领域做出了大量的研究，并且提出了一些建模语言与分析方法以便于更好地理解和改进业务流程。

基于图形的概念（对象、数据）表示已被成功应用于许多领域，如化学结构分析、生物信息学、电影票房的预测和流程的成功中止。在这些领域中，实体和其属性之间的关系信息非常重要，因为它们有助于人们发现新知识。在业务流程管理中，这些新知识可以帮助人们解决与业务流程改进有关的各种问题。问题的种类很多，我们列举一些常见的。比如，哪些活动会经常执行？已定义好的任务通常通过哪条路径完成？各个活动、业务对象及它们之间的流和关系具有哪些常见特征和联系？我们可以在执行成功和失败的不同情况下发现哪些共同特征？对一个特定的业务流程，预测其是否会达到一个期望的状态或者执行失败。我们能在不同用户业务应用程序的执行中发现哪些共同点？应该如何建构一个组织，来使员工的工作产生最大效益（进行社交网络分析）？在业务流程的执行过程中，用户对系统的下一个信息请求会是什么？

上述问题有些已经得到了解决，有些还有待于研究。本文对针对业务流程中元素（对象、数据）的图形化表示研究提出了进一步的要求。对业务流程中关系知识的挖掘工作来说，用图形化的方式来表达数据不仅能保留关系信息，还能有效地开展挖掘任务。

本文的结构如下：在第1节中简要地介绍业务流程和图形挖掘的基础知识;在第2节中讨论在业务流程管理领域中应用图形挖掘的优势;在第3节中我们讨论一些关于图挖掘的其他问题;第4节总结了全文，并展望了未来的工作。

1 图形挖掘与业务流程

图由节点和连接节点的边组成。图形经常用于概念的可视化表示，它提供了一种简便的方法来表示实体间的联系和各自的数据。在图挖掘中，我们利用关系信息来提取模式和发现新知识。新知识可以是一个子图模式，一个尚未被发现的和其他元素的联系，或者是对数据趋势在更抽象的层次上的表达。

基于图的表示和图挖掘技术已经被应用于各种领域，这样的可视化技术有助于更好地理解和管理任务。例如，在通信网络中，它可以用于监视和管理复杂网络，定义连接策略，捕获流量中的重复模式，检测路由的不稳定性和网络外推（设计下一代生成协议等）。它也可用于社交网络分析，在这一领域已经开发了各种应用程序来分析不同个体之间的关系，如国土安全（犯罪和毒品贩运链）、生物学计算和网络搜索。

业务流程是一组相互关联的活动集合，这些活动按特定顺序执行以完成给定的任务。它可以像填写订单一样简单，或者像执行从选择供应商到支付账单的整个订购过程一样复杂。业务流程管理要求有效地定义、设计、执行和评估业务活动，并能有效地利用其涉及的各类资源，从而使企業或组织的目标得以实现。为了理解这种复杂性，可以通过对业务流程建模来实现。即针对整个业务流程管理生命周期中的通信、分析和理解问题，以各种语言进行图形化建模来解决。

除了业务流程数据的不同表示方法之外，我们还要讨论两种工作流程分析的表示方法。在其中一种方法中，活动被表示为节点，其他符号，比如粗线和虚线用于区分AND和XOR结构。第二种方法使用了一种叫作Petri网的二分图，在这种结构中活动被表示为库所，行为被表示为变迁。在本文中，我们建议使用后一种符号进行图形挖掘。Petri网是二分的有向图，它包括库所（用圆圈表示）、变迁（用矩形表示），以及用于连接它们的圆弧。库所表示缓冲区，是评估的条件和制定的决策的存储位置;变迁表示任务/事件/行为。库所可以包含特定的标记，用来描述系统在某个特定阶段的状态和相关属性值。

2 图挖掘在业务流程中的应用

图的应用有助于保持元素之间的结构关系，如在化合物结构分析和生物信息学中，图是表示信息的必要手段。相比较而言，在传统的方法中，元素之间的关系信息可能会有丢失。在业务流程中，采用基于图的表示方法的最大的好处之一是有助于发现多个活动间的新关系、它们的属性和对活动的总体影响。在图中表示业务流程及其属性可以保存数据对象和活动之间的联系，这种联系对发现关系知识至关重要。媒体行业的研究人员已经利用图挖掘方法来发掘关系知识。图挖掘在媒体行业中的应用实例还包括IMDB（互联网电影数据库）网站，此网站是一个资源网站，包含大量电影和电视节目的相关信息。用户可通过在线查询获取电影和电视节目的细节信息。在IMDB电影数据库中使用了图挖掘技术，其中用图节点表示电影属性（演员、导演、制片人等），然后运用图挖掘方法来发现新的关系和知识。这些知识用于预测某部电影在某一时间段内会有多少票房，以及是否会被某个奖项提名。在该文中作者讨论了将图挖掘技术应用于IMDB系统和一些其他领域得到的结果。