Simplifying complex business process models through abstraction and Facilitating their reusability through business process model matching

Abstract

Business processes constitute a major source of knowledge especially for organisations organized in a process-oriented way. Business process models and related documentation, which is a way to describe organisational activities, can be a means of more efficient operation and profitability for the organisations. Therefore, business processes can be considered as a part of the organizational assets, which can be exploited and further enhance organisations’ viability and profitability. The research presented in this thesis focuses on providing ways to assist in the exploitation of these assets, as it is described in the following.Quite often, business process models contain a great deal of important information, especially when it comes to models that illustrate already automated processes or processes to be automated. This large amount of information inhibits their quick comprehension and utilisation, especially by humans at the higher levels of the organizational hierarchy, such as business executives, directors and general managers, who are not interested in trivial details but need to focus on important points, in order to make decisions. Thus, large and complex business process models create the need for simplified model versions that enhance the usability of the initial models, while retaining significant information; including communication between the various business areas depicted in these models. Therefore, it is imperative to create novel approaches capable of providing simplified forms of business process models that assist in their quick comprehension, rather than creating new models for the initial analytical business process. In addition, since the information captured in existing detailed business processes constitutes an important organisational asset, it calls for reuse, especially considering that enterprises may encounter similar modeling scenarios, within and across business areas. Besides, it is proven that modeling business processes of modern enterprises from scratch is difficult, time-consuming, error-prone and it requires extensive efforts to produce quality models. Therefore, approaches that enable the reuse of existing business process models and facilitate process modeling efforts, are also required.This thesis proposes novel approaches to address the aforementioned challenges of business process model simplification and reuse. In particular, it introduces a framework for transforming complex and large models into simpler and smaller ones in order to enhance their comprehension and reusability. These simplified models will complement the detailed process models. To this end, a rule-based approach is proposed which goes beyond abstracting activities, by focusing on the characteristics of model components and their correlations. This approach is applied automatically to the entire business process model in an efficient and effective way, which is confirmed by experimental results. Moreover, this thesis proposes a process model matching approach, which increases the usability of the already simplified process models, while facilitates process modeling efforts. This approach ensures the advanced quality of the matching results by embedding multiple similarity metrics. The proposed approach can be applied to large process models by extending the A* algorithm. Especially, it suggests exploiting process model element properties in an attempt to reduce the process model matching space which is particularly useful in cases that large process models are encountered. An experimental evaluation of the proposed approach exhibits its effectiveness and its applicability.

Οι επιχειρησιακές διαδικασίες αποτελούν μια σημαντική πηγή γνώσης, ειδικά για οργανισμούς που οργανώνονται με τρόπο προσανατολισμένο στις διαδικασίες. Τα μοντέλα επιχειρησιακών διαδικασιών και η σχετική τεκμηρίωση, που είναι ένας τρόπος περιγραφής των οργανωτικών δραστηριοτήτων, μπορούν να αποτελέσουν ένα μέσο αποτελεσματικότερης λειτουργίας και κερδοφορίας για τις επιχειρήσεις. Ως εκ τούτου, οι επιχειρησιακές διαδικασίες μπορούν να θεωρηθούν ως μέρος των οργανωτικών περιουσιακών στοιχείων ενός οργανισμού, τα οποία μπορούν να αξιοποιηθούν και να ενισχύσουν περαιτέρω τη βιωσιμότητα και την κερδοφορία του. Η έρευνα που παρουσιάζεται σε αυτή τη διατριβή επικεντρώνεται στην παροχή μεθοδολογιών που βοηθούν στην εκμετάλλευση αυτών των περιουσιακών στοιχείων, όπως περιγράφεται παρακάτω.Πολύ συχνά, τα μοντέλα επιχειρησιακών διαδικασιών περιέχουν πολλές σημαντικές πληροφορίες, ειδικά όταν πρόκειται για μοντέλα που απεικονίζουν ήδη αυτοματοποιημένες διαδικασίες ή διαδικασίες που θα αυτοματοποιηθούν. Αυτή η μεγάλη ποσότητα πληροφοριών αναστέλλει τη γρήγορη κατανόηση και χρήση τους, ειδικά από ανθρώπους σε υψηλότερα επίπεδα της οργανωτικής ιεραρχίας, όπως στελέχη επιχειρήσεων, διευθυντές και γενικοί διευθυντές, που δεν ενδιαφέρονται για ασήμαντες λεπτομέρειες αλλά πρέπει να επικεντρωθούν στα σημαντικά σημεία της επιχειρησιακής διαδικασίας, για να λάβουν αποφάσεις. Έτσι, μεγάλα και πολύπλοκα μοντέλα επιχειρησιακών διαδικασιών δημιουργούν την ανάγκη για απλοποιημένες εκδόσεις μοντέλων, οι οποίες, ωστόσο, διατηρούν σημαντικές πληροφορίες, όπως μεταξύ άλλων της επικοινωνίας μεταξύ των διαφόρων επιχειρηματικών τομέων που απεικονίζονται σε αυτά τα μοντέλα, και συνεπώς ενισχύουν τη χρηστικότητα των αρχικών μοντέλων. Επομένως, είναι επιτακτική ανάγκη να δημιουργηθούν προσεγγίσεις ικανές να παρέχουν απλουστευμένες μορφές των μοντέλων επιχειρησιακών διαδικασιών που θα βοηθούν στη γρήγορη κατανόησή τους αντί να δημιουργούνται νέα απλούστερα μοντέλα για την ίδια αναλυτική διαδικασία.Επιπλέον, δεδομένου ότι οι πληροφορίες που συλλέγονται σε υπάρχουσες λεπτομερείς επιχειρησιακές διαδικασίες αποτελούν σημαντικό οργανωτικό περιουσιακό στοιχείο, καθίσταται επιτακτική η επαναχρησιμοποίηση τους, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη ότι, οι επιχειρήσεις ενδέχεται να αντιμετωπίσουν παρόμοια σενάρια μοντελοποίησης, εντός και μεταξύ, των επιχειρησιακών περιοχών τους. Εκτός αυτού, έχει αποδειχτεί ότι η μοντελοποίηση επιχειρησιακών διαδικασιών σύγχρονων επιχειρήσεων από το μηδέν είναι δύσκολη, χρονοβόρα, επιρρεπής σε σφάλματα και απαιτεί εκτεταμένες προσπάθειες και πόρους για την παραγωγή ποιοτικών μοντέλων. Επομένως, απαιτούνται προσεγγίσεις που επιτρέπουν την επαναχρησιμοποίηση υπαρχόντων μοντέλων επιχειρησιακών διαδικασιών και διευκολύνουν τις προσπάθειες μοντελοποίησης.Αυτή η διατριβή προτείνει νέες λύσεις για την αντιμετώπιση των προαναφερθεισών προκλήσεων, δηλαδή της απλούστευσης και της επαναχρησιμοποίησης μοντέλων επιχειρησιακών διαδικασιών. Συγκεκριμένα, εισάγει ένα πλαίσιο για τη μετατροπή σύνθετων και μεγάλων μοντέλων σε απλούστερα και μικρότερα, προκειμένου να βελτιωθεί η κατανόηση και η επαναχρησιμοποίηση τους. Αυτά τα απλοποιημένα μοντέλα συμπληρώνουν τα αναλυτικά μοντέλα διαδικασίας. Προς το σκοπό αυτό, προτείνεται μια μεθοδολογία βασισμένη σε κανόνες που επεκτείνεται πέραν της αφαίρεσης των δραστηριοτήτων, εστιάζοντας στα χαρακτηριστικά των συστατικών των μοντέλων και τις συσχετίσεις τους. Αυτή η προσέγγιση εφαρμόζεται αυτόματα σε ολόκληρο το μοντέλο μιας επιχειρησιακής διαδικασίας με αποτελεσματικό και αποδοτικό τρόπο, το οποίο επιβεβαιώνεται από τα αποτελέσματα των πειραματικών μετρήσεων.Επιπλέον, η παρούσα διατριβή προτείνει μια μεθοδολογία αντιστοίχισης μοντέλων διαδικασιών που αυξάνει τη χρηστικότητα των ήδη απλουστευμένων μοντέλων διαδικασίας, ενώ διευκολύνει τις προσπάθειες μοντελοποίησης διαδικασιών. Αυτή η προσέγγιση διασφαλίζει την ποιότητα των αποτελεσμάτων αντιστοίχισης, ενσωματώνοντας πολλές μετρικές ομοιότητας. Επίσης, μπορεί να εφαρμοστεί σε μεγάλα μοντέλα διαδικασιών επεκτείνοντας τον αλγόριθμο Α*. Ειδικά, προτείνει την εκμετάλλευση των ιδιοτήτων των στοιχείων του μοντέλου διαδικασίας σε μια προσπάθεια μείωσης του χώρου αντιστοίχισης, ο οποίος είναι ιδιαίτερα χρήσιμος σε περιπτώσεις που αντιστοιχίζονται μεγάλα μοντέλα διαδικασιών. Η αποτελεσματικότητα και εφαρμογή της προτεινόμενης μεθοδολογίας αποδεικνύεται μέσω πειραματικής αξιολόγησης.