Vorlesung Methodische Grundlagen des Software …...2.0 Einführung: Process-Mining 9 Methodische Grundlagen des Software-Engineering SS 2013 Beispiel: Six Sigma Entwickelt von Motorola

2.0 Einführung: Process-Mining

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Methodische Grundlagen Methodische Grundlagen des Software-Engineeringdes Software-Engineering

SS 2013SS 2013

Vorlesung

Methodische Grundlagen desSoftware-Engineeringim Sommersemester 2013

Prof. Dr. Jan Jürjens

TU Dortmund, Fakultät Informatik, Lehrstuhl XIV

Teil 2.0: Einführung: Process-Mining

v. 29.04.2013


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SS 2013SS 2013


[mit freundlicher Genehmigung basierendauf einem englischen Foliensatz von

Prof. Dr. Wil van der Aalst (TU Eindhoven)]

Literatur:[vdA11] Wil van der Aalst: Process Mining: Discovery, Conformance and Enhancement of Business Processes, Springer-Verlag. 2011.Unibibliothek (6 Exemplare): http://www.ub.tu-dortmund.de/katalog/titel/1332248(Bei Engpässen kann eine Kopiervorlage der relevanten Ausschnitte zur Verfügung gestellt werden.)● Kapitel 1

http://www.ub.tu-dortmund.de/katalog/titel/1332248


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Einordnung2.0: Einführung: Process Mining

● Geschäftsprozessmodellierung● Business Process Mining

− Einführung: Process Mining

− Petrinetze

− Prozessmodellierung und Analyse

− Data-Mining

− Datenbeschaffung

− Prozessextraktion

− Fortgeschrittene Prozessextraktion

● Modellbasierte Softwareentwicklung● Modellbasierte Entwicklung sicherer Software


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Datenexplosion I


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The World's Technological Capacity to Store, Communicate, and Compute Information by Martin Hilbert and Priscila López (DOI 10.1126/science.1200970)

Datenexplosion II


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Datenexplosion III


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Nutzen von Modellen

● Einsicht: Prozess von verschiedenen Seiten betrachten● Diskussion: Stakeholder können Entscheidungen strukturieren● Dokumentation: Personen anleiten oder Zertifizierungen erhalten

(z.B. ISO 9000 Qualitätsmanagement)● Verifikation: Prozessmodelle analysieren, um Fehler in System oder in

Prozeduren zu finden (z.B.: mögliche Deadlocks)● Performance-Analyse: mit Simulationen z.B. beeinflussende Faktoren für

Antwortzeiten, Service Level, etc. verstehen● Animation: End-Nutzer können verschiedene Szenarios “durchspielen”

und Feedback an Designer geben● Spezifikation: Process-aware Information System (PAIS) vor

Implementierung modellieren, als “Vertrag zwischen Entwicklern undEnd-Nutzer/Management“

● Konfiguration: Modelle als Konfiguration von Systemen


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Prozess-Modelle vs. Real-Daten:Relevante Ansätze

● Business Process Management (BPM) ● Business Intelligence (BI)● Online Analytical Processing (OLAP)● Business Activity Monitoring (BAM)● Complex Event Processing (CEP)● Corporate Performance Management (CPM)● Visual Analytics (VA)● Predictive Analytics (PA)● Continuous Process Improvement (CPI)● Total Quality Management (TQM)● Six Sigma

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SS 2013SS 2013Beispiel: Six Sigma

Entwickelt von Motorola in frühen 1980ern.

„DMAIC“-Ansatz:

● Definiere (Define) Problem und Ziel,

● Messe (Measure) Hauptindikatoren für Leistung und sammele Daten,

● Analysiere (Analyze) Daten: Zusammenhang zwischen Ursache und Wirkung ermitteln und verifizieren,

● Verbessere (Improve) aktuellen Prozess basierend auf Analyse

● Kontrolliere (Control) Prozess:Abweichung von Ziel minimieren.

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Prozess “auf Six Sigma”: nur 3,4 Fehler / 1 Million

Fälle, d.h. im Durchschnitt 99,9997% korrekt.


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Leistungssteigerung vs. Compliance

Skandale (Enron, Tyco, Adelphia, Peregrine, WorldCom, etc.)==>

● Zunehmendes Gewicht auf Corporate Governance, Risk und Compliance (d.h. ob Organisationen “innerhalb ihrer Grenzen” operieren), Interesse an drastischerer Auditierung.

● Neue rechtliche Regelungen:

− z.B. 2002: Sarbanes-Oxley (SOX), 2004: Basel II

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Einschränkungenvon Prozessmodellen

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● Kann ausführbare Modelle nutzen, um bestimmte Arbeitsweisen zu erzwingen.

● Meiste “handgemachte” Modelle unterscheiden sich von Realität und bieten höchstens idealisierte Sicht auf Prozess:“Papier-Tiger”.

Wegen:

(a) Interesse an Prozessmodellen,

(b) Menge an Event-Daten und

(c) eingeschränkter Qualität von “handgemachten” Modellen:

=> Event-Daten Prozessmodelle zuordnen: Process-Mining !


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SS 2013SS 2013

BPM-Lebenszyklus: klassischer Gebrauch von Prozessmodellen

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D i a g n o s e /A n f o r d e r u n g e n

K o n f i g u r a t i o n /I m p l e m e n t i e r u n g

V e r b e s s e r u n g /Ü b e r w a c h u n g

A n p a s s u n g

( R e - ) D e s i g nM o d e l l eD a t e n

E i n s i c h tD i s k u s s i o n

V e r i f i k a t i o n

P e r f o r m a n z -A n a l y s eA n i m a t i o n

S p e z i f i k a t i o nD o k u m e n t a t i o n

K o n f i g u r a t i o n


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SS 2013SS 2013

Die drei Hauptarten von Process-Mining:Extraktion, Konformanz und Verbesserung *

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* discovery, conformance and enhancement

S o f t w a r e -S y s t e m

( P r o z e s s - )M o d e l l

E v e n t - L o g s

m o d e l l i e r ta n a l y s i e r t

T r ä g t E v e n t s e i nz . B . : N a c h r i c h t e n ,

T r a n s a k t i o n e n , e t c .

s p e z i f i z i e r t k o n f i g u r i e r t

i m p l e m e n t i e r ta n a l y s i e r t

u n t e r s t ü t z t /k o n t r o l l i e r t“ W e l t ”

L e u t e M a s c h i n e n

O r g a n i s a t i o n e n K o m p o n e n t e n

G e s c h ä f t s -p r o z e s s e

E x t r a k t i o n

V e r b e s s e r u n g

K o n f o r m a n z


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SS 2013SS 2013Orthogonal: Perspektiven

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● Kontrollfluss-Perspektive: Reihenfolge der Aktivitäten.

● Betriebliche Perspektive: Informationen über Ressourcen (versteckt im Log), also: Welche Akteure (z.B.: Leute, Systeme, Rollen und Abteilungen) involviert, in welcher Beziehung.

● Fall-Perspektive: Eigenschaften von Fällen. Können z.B. auch über Werte der zugehörigen Daten-Elemente charakterisiert werden.

● Zeitliche Perspektive: Timing und Frequenz von Ereignissen.


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SS 2013SS 2013Startpunkt: Event-Log

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XES, MXML, SA-MXML, CSV, etc.


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SS 2013SS 2013Vereinfachter Event-Log

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a = Registrierung anfragen (register request),b = gründlich überprüfen (examine thoroughly), c = normal überprüfen (examine casually), d = Ticket überprüfen (check ticket), e = entscheiden (decide), f = Anfrage neu einleiten (reinitiate request), g = Entschädigung bezahlen (pay compensation),h = Anfrage ablehnen (reject request)


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SS 2013SS 2013

Prozess-Discovery:BPMN-Modell


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SS 2013SS 2013

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Über Extraktion hinaus:Konformanz und Verbesserung

S o f t w a r e -S y s t e m

( P r o z e s s - )M o d e l l

E v e n t - L o g s

m o d e l l i e r ta n a l y s i e r t

T r ä g t E v e n t s e i nz . B . : N a c h r i c h t e n ,

T r a n s a k t i o n e n , e t c .

s p e z i f i z i e r t k o n f i g u r i e r t

i m p l e m e n t i e r ta n a l y s i e r t

u n t e r s t ü t z t /k o n t r o l l i e r t“ W e l t ”

L e u t e M a s c h i n e n

O r g a n i s a t i o n e n K o m p o n e n t e n

G e s c h ä f t s -p r o z e s s e

E x t r a k t i o n

V e r b e s s e r u n g

K o n f o r m a n z


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SS 2013SS 2013Erweiterung

Seite 25

a

R e g i s t r i e r u n ga n f r a g e n

b

g r ü n d l i c h ü b e r p r ü f e n

c

n o r m a lü b e r p r ü f e n

d

e n t s c h e i d e n

E n t s c h ä d i g u n g b e z a h l e n

A n f r a g e a b l e h n e n

A n f r a g e n e u e i n l e i t e n

e

g

h

f

c 1

c 2

c 3

c 4

c 5

P e r f o r m a n z - I n f o r m a t i o n e n ( z . B . : d u r c h s c h n i t t l i c h e Z e i t z w i s c h e n z w e i a u f e i n a n d e r f o l g e n d e n A k t i v i t ä t e n ) k ö n n e n v o m E v e n t -L o g e x t r a h i e r t w e r d e n u n d v i s u a l i s i e r t w e r d e n .

A

A

A

A

A

E

M

M

P e t e

M i k e

E l l e n

R o l l e A :A s s i s t e n t

S u e

S e a n

R o l l e E :E x p e r t e

S a r a

R o l l e M :M a n a g e r

E n t s c h e i d u n g s r e g e l n k ö n n e n v o m E v e n t - L o g e r l e r n t w e r d e n .( z . B . : E i n E n t s c h e i d u n g s b a u m b a s i e r e n d a u f D a t e n , d i e z u m Z e i t p u n k t e i n e r b e s t i m m t e n E n t s c h e i d u n g b e k a n n t w a r e n )

M i t d e m E v e n t - L o g k ö n n e n R o l l e n i n d e r O r g a n i s a t i o n e n t d e c k t w e r d e n ( z . B . : G r u p p e n v o n L e u t e n d i e ä h n l i c h e A r b e i t s m u s t e r h a b e n ) . D i e s e R o l l e n k ö n n e n g e n u t z t w e r d e n , u m I n d i v i d u e n A k t i v i t ä t e n z u z u o r d n e n .

S t a r t

T i c k e t ü b e r p r ü f e n

E n d e


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SS 2013SS 2013Play-Out

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E v e n t - L o gP r o z e s s m o d e l l


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SS 2013SS 2013Play-In

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E v e n t - L o g P r o z e s s m o d e l l


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SS 2013SS 2013Replay

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SS 2013SS 2013Replay

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Wichtig: Modelle mit echten Ereignissen verknüpfen.

Mögliche Anwendungen:

● Erfüllung prüfen

● Modelle reparieren

● Modell um Informationen zu Frequenz und Zeit erweitern

● Voraussagende Modelle konstruieren

● Betriebsunterstützung (Vorhersagen, Vorschläge, etc.)

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Seite 30

Wunschpfade in Prozess-Modellen


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SS 2013SS 2013

Zusammenfassung2.0: Einführung Business Process Mining

● Geschäftsprozessmodellierung● Process Mining

● Einführung: Process Mining● Modellbasierte Softwareentwicklung● Modellbasierte Entwicklung sicherer

Software

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