Preview

Моделирование и анализ информационных систем

Расширенный поиск

Объектно-ориентированная проверка соответствия модели на основе воспроизведения журнала событий: выявление желаемого поведения и локальных отклонений

https://doi.org/10.18255/1818-1015-2021-2-146-168

Полный текст:

Аннотация

Методы проверки соответствия позволяют установить, в какой степени реальная система, поведение которой регистрируется в журнале событий, соответствует ее модели, например, в виде сети Петри. Большинство таких методов направлены на проверку изолированных экземпляров процесса и игнорируют взаимодействие между экземплярами в системе. Для преодоления этого ограничения в области интеллектуального анализа данных был предложен ряд объектно-ориентированных подходов. Эти подходы основаны на целостном анализе нескольких экземпляров процесса, взаимодействующих в системе, где каждый экземпляр соответствует некоторому объекту. В этой статье объектно-ориентированный подход применяется к методу проверки соответствия между журналами событий и цветными сетями Петри (CPN) -- расширением сетей Петри, в котором фишки в модели представляют собой значения некоторых типов (цветов). В частности, мы рассматриваем консервативные CPN потоков работ, которые позволяют описывать ожидаемое поведение системы, в которой компоненты соответствуют обработке различных объектов. Реальное поведение системы описано в журнале событий, в котором события атрибутированы участвующими в них объектами. Для воспроизведения журнала событий мы используем стратегию прыжков, когда фишки, необходимые для срабатывания перехода, перемещаются из своих текущих позиций во входные позиции этого перехода. Прыжки фишек позволяют идентифицировать линии желаний, то есть поведения объектов, не предусмотренные в спецификации. Также мы представляем локальную диагностику, основанную на доле прыжков в поведении конкретных компонент модели. Эти метрики позволяют судить о серьезности отклонений в тех или иных частях системы. Наконец, мы приводим эксперименты, выполненные с помощью программного прототипа. Практическая ценность нашего метода показана на примере моделирования торговых систем, при котором устанавливаются соответствия между заявками пользователей и сделками.

Об авторах

Хулио С Карраскель
Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”
Россия


Халил Мешерауи
Университет Константина 2 - Абделхамид Мехри
Россия


Список литературы

1. W. van der Aalst, Process Mining: Data Science in Action, 2nd ed. Springer, 2016.

2. T. Murata, “Petri nets: Properties, analysis and applications,” Proceedings of the IEEE, vol. 77, no. 4, pp. 541-580, 1989.

3. J. Carmona, B. van Dongen, A. Solti, and M. Weidlich, Conformance Checking: Relating Processes and Models, 1st ed. Springer, 2018.

4. L. Reinkemeyer, Process Mining: Principles, Uses Cases, and Outlook. Springer, 2020.

5. V. A. Rubin, A. A. Mitsyuk, I. A. Lomazova, and W. van der Aalst, “Process Mining Can Be Applied to Software Too!,” 2014.

6. F. Leotta, M. Mecella, and J. Mendling, “Applying Process Mining to Smart Spaces: Perspectives and Research Challenges,” in Advanced Information Systems Engineering Workshops, 2015, vol. 215, pp. 298-304.

7. F. Mannhardt, P. Arnesen, and A. D. Landmark, “Estimating the Impact of Incidents on Process Delay,” in 2019 International Conference on Process Mining (ICPM), 2019, pp. 49-56.

8. W. van der Aalst, “Object-Centric Process Mining: Dealing with Divergence and Convergence in Event Data,” in Software Engineering and Formal Methods, 2019, vol. 11724, pp. 3-25.

9. D. Fahland, “Artifact-Centric Process Mining,” in Encyclopedia of Big Data Technologies, S. Sakr and A. Y. Zomaya, Eds. Springer, 2019, pp. 108-117.

10. J. M. E. M. van der Werf and A. Polyvyanyy, “The Information Systems Modeling Suite,” in Application and Theory of Petri Nets and Concurrency, 2020, vol. 12152, pp. 414-425.

11. D. Fahland, “Describing Behavior of Processes with Many-to-Many Interactions,” in Application and Theory of Petri Nets and Concurrency, 2019, vol. 11522, pp. 3-24.

12. W. M. P. van der Aalst and A. Berti, “Discovering Object-centric Petri Nets,” Fundamenta informaticae, vol. 175, no. 1/4, pp. 1-40, 2020.

13. S. Ghilardi, A. Gianola, M. Montali, and A. Rivkin, “Petri Nets with Parameterised Data,” in Business Process Management, 2020, vol. 12168, pp. 55-74.

14. F. Mannhardt, M. Leoni, de, H. A. Reijers, and W. van der Aalst, Balanced multi-perspective checking of process conformance, vol. 98. Springer, 2015, pp. 407-437.

15. M. de Leoni and W. van der Aalst, “Data-Aware Process Mining: Discovering Decisions in Processes Using Alignments,” 2013, pp. 1454-1461.

16. K. Jensen and L. M. Kristensen, Coloured Petri Nets: Modelling and Validation of Concurrent Systems, 1st ed. Springer, 2009.

17. W. van der Aalst, “Desire Lines in Big Data,” in Encyclopedia of Social Network Analysis and Mining, R. Alhajj and J. Rokne, Eds. 2014, pp. 351-364.

18. L. Harris, Trading and Exchanges: Market Microstructure for Practitioners. Oxford University Press, 2003.

19. F. Pommereau, “SNAKES: A Flexible High-Level Petri Nets Library ,” in Application and Theory of Petri Nets and Concurrency, 2015, vol. 9115, pp. 254-265.

20. Github, “Object-centric Replay-based Conformance Checking Project Repository.” https://github.com/jcarrasquel/hse-uamc-conformance-checking.

21. G. Meroni, L. Baresi, M. Montali, and P. Plebani, “Multi-party business process compliance monitoring through IoT-enabled artifacts,” Information Systems, vol. 73, pp. 61-78, 2018.

22. R. Seiger, F. Zerbato, A. Burattin, L. García-Bañuelos, and B. Weber, “Towards IoT-driven Process Event Log Generation for Conformance Checking in Smart Factories,” in 2020 IEEE 24th International Enterprise Distributed Object Computing Workshop (EDOCW), 2020, pp. 20-26.

23. W. van der Aalst, P. Barthelmess, C. Ellis, and J. Wainer, “Proclets: A Framework for Lightweight Interacting Workflow Processes,” International Journal of Cooperative Information Systems, vol. 10, no. 04, pp. 443-481, 2001.

24. D. Fahland, M. de Leoni, B. van Dongen, and W. van der Aalst, “Behavioral Conformance of Artifact-Centric Process Models,” in LNBIP, Berlin, Heidelberg, 2011, vol. 87, pp. 37-49.

25. D. Fahland, M. de Leoni, B. van Dongen, and W. van der Aalst, “Conformance Checking of Interacting Processes with Overlapping Instances,” in Business Process Management, 2011, vol. 6896, pp. 345-361.

26. M. Esta nol, J. Munoz-Gama, J. Carmona, and E. Teniente, “Conformance Checking in UML Artifact-Centric Business Process Models,” Software and Systems Modeling, vol. 18, no. 4, pp. 2531-2555, 2019.

27. W. van der Aalst and A. Berti, “Discovering Object-Centric Petri Nets,” Fundamenta Informaticae, vol. 175, 2020.

28. G. Li, E. G. L. de Murillas, R. M. de Carvalho, and W. van der Aalst, “Extracting Object-Centric Event Logs to Support Process Mining on Databases,” in Information Systems in the Big Data Era, 2018, pp. 182-199.

29. A. Adriansyah, “Aligning observed and modeled behavior,” PhD thesis, Eindhoven University of Technology (TU/e), 2014.

30. A. Rozinat, R. S. Mans, M. Song, and W. van der Aalst, “Discovering colored Petri nets from event logs,” International Journal on Software Tools for Technology Transfer, vol. 10, no. 1, pp. 57-74, 2008.

31. A. Rozinat, R. S. Mans, M. Song, and W. van der Aalst, “Discovering simulation models,” Information Systems, vol. 34, no. 3, pp. 305-327, 2009.

32. J. C. Carrasquel, K. Mecheraoui, and I. A. Lomazova, “Checking Conformance Between Colored Petri Nets and Event Logs,” in Analysis of Images, Social Networks and Texts, 2021, vol. 12602, pp. 435-452.

33. J. C. Carrasquel, S. Chuburov, and I. A. Lomazova, “Pre-processing Network Messages of Trading Systems into Event Logs for Process Mining,” in Tools and Methods of Program Analysis, 2021, vol. 1288, pp. 88-100.

34. J. C. Carrasquel, I. A. Lomazova, and I. L. Itkin, “Towards a Formal Modelling of Order-driven Trading Systems using Petri Nets: A Multi-Agent Approach,” in Modeling and Analysis of Complex Systems and Processes (MACSPro), 2019, vol. 2478.

35. J. C. Carrasquel and I. A. Lomazova, “Modelling and Validation of Trading and Multi-Agent Systems: An Approach Based on Process Mining and Petri Nets,” in Proc. of the ICPM Doctoral Consortium, 2019, vol. 2432.

36. J. C. Carrasquel, I. A. Lomazova, and A. Rivkin, “Modeling Trading Systems using Petri Net Extensions,” in Int. Workshop on Petri Nets and Software Engineering (PNSE), 2020, vol. 2651.

37. I. A. Lomazova, “Nested Petri Nets -- a Formalism for Specification and Verification of Multi-Agent Distributed Systems,” Fundamenta Informaticae, vol. 43, pp. 195-214, 2000.

38. K. Mecheraoui, J. C. Carrasquel, and I. A. Lomazova, “Compositional Conformance Checking of Nested Petri Nets and Event Logs of Multi-Agent Systems,” in Modeling and Analysis of Complex Systems and Processes (MACSPro), 2020, vol. 2795.

39. I. A. Lomazova, “Nested Petri Nets for Adaptive Process Modeling,” in Pillars of Computer Science: Essays Dedicated to Boris (Boaz) Trakhtenbrot on the Occasion of His 85th Birthday, vol. 4800, A. Avron, N. Dershowitz, and A. Rabinovich, Eds. Springer, 2008, pp. 460-474.

40. K. V. Hee, O. Oanea, A. Serebrenik, N. Sidorova, M. Voorhoeve, and I. Lomazova, “Checking Properties of Adaptive Workflow Nets,” Fundam. Informaticae, vol. 79, pp. 347-362, 2007.

41. J. M. E. M. van der Werf and A. Polyvyanyy, “The Information Systems Modeling Suite,” in Application and Theory of Petri Nets and Concurrency, 2020, vol. 12152, pp. 414-425.

42. S. Ghilardi, A. Gianola, M. Montali, and A. Rivkin, “Petri Nets with Parameterised Data,” in Business Process Management, 2020, vol. 12168, pp. 55-74.


Для цитирования:


Карраскель Х.С., Мешерауи Х. Объектно-ориентированная проверка соответствия модели на основе воспроизведения журнала событий: выявление желаемого поведения и локальных отклонений. Моделирование и анализ информационных систем. 2021;28(2):146-168. https://doi.org/10.18255/1818-1015-2021-2-146-168

For citation:


Carrasquel Kh.C., Mecheraoui Kh. Object-Centric Replay-Based Conformance Checking: Unveiling Desire Lines and Local Deviations. Modeling and Analysis of Information Systems. 2021;28(2):146-168. (In Russ.) https://doi.org/10.18255/1818-1015-2021-2-146-168

Просмотров: 59


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1818-1015 (Print)
ISSN 2313-5417 (Online)