P-gráf alapú workflow modellezés fuzzy kiterjesztéssel
Doktori (PhD) értekezés
Tick József
témavezető: Dr. Kovács Zoltán
Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar Informatikai Tudományok Doktori Iskola 2007.
1. A probléma felvetése, a kutatás szükségessége, célkitűzések A komplex ügyviteli folyamatok költség hatékony és hibamentes kezelésének megoldása, illetve a megoldás hatásfoka úgy a profitorientált, mint a nonprofit szféra számára igen fontos kérdés, hiszen a bonyolult üzleti, irodaautomatizálási folyamatok optimális hatékonysága elsőrendű gazdasági érdek. A folyamatok optimalizálása nagyban múlik a jó modellező eszközön és azon, hogy rendelkezésre álljon az optimális megoldás szisztematikus és gyors megtalálásához szükséges eszközrendszer. A workflow a legelterjedtebben alkalmazott modellezési technika a vállalati és irodai információs rendszerek területén. A munkafolyamatok felderítésére, modellezésére, optimalizálására alkalmazott workflow alapú modellezés módszerei között ma nincs olyan folyamat-alapú módszer, amely szisztematikusan garantáltan optimális workflow-hálózatstruktúrához vezetne. A struktúra optimalizálás ezen a területen ma nem tudományosan megalapozott módon, hanem empirikus, tapasztalati úton valósul meg. Ez a tény egyértelműen szükségessé tette az ezen irányba történő kutatást. A folyamathálózat szintézis PNS területén kidolgozott és bevált módszerek alkalmazása a workflow modellezésben lehetővé teheti az erőforráskritikus struktúraoptimalizálást. Célom az volt, hogy a kutatás eredményeként olyan módszert adjak a workflow modellezéshez, melynek matematikai háttere megalapozott, az optimális workflow struktúra a hagyományosnál több jellemző figyelembe vételével algoritmikus módon bizonyítottan optimális megoldáshoz vezet. Célul tűztem ki továbbá, hogy az új modell legyen képes a folyamatstruktúrán túlmenően a kiinduló-, köztes-, és előállított dokumentumok kezelésére, a szükséges és rendelkezésre álló erőforrások mennyiségi és minőségi figyelembe vételére, az erőforrás-, és egyéb korlátozó tényezők, szűk keresztmetszetek kezelésére, valamint, hogy a kidolgozott módszer az eddigieknél jobban legyen képes modellezni a valós folyamatokat, kezelje az „életszerű”, bizonytalan, nem egzaktul definiálható helyzeteket is, vagyis legyen képes a „fuzzy” megoldások befogadására, kezelésére.
2
2. Új tudományos eredmények Az értekezés új tudományos eredményeinek tézisszerű összefoglalása: 1. Módszert dolgoztam ki a workflow modellek hagyományos leírásával szemben egy olyan új, hálózat-struktúra szemléletű, P-gráf alapú megfogalmazásra, mely lehetővé teszi a munkafolyamatok szintézisére alkalmas modellezést. 1.1. Áttekintettem és kritikáját adtam a workflow modellezés hagyományos megoldási módjainak. Rámutattam az eddigi megoldások hiányosságára, a workflow szintézis (WFS) bevezetésének szükségességére. 1.2. Bevezettem a P-gráf alapú workflow modellben a dokumentumok és tevékenységek diverzifikált fogalmát és azok kezelését. 2. Kidolgoztam a WFS modellt P-gráf alapú workflow modell kiterjesztésével és az idő és kapacitáskorlátok bevezetésével. A valóságos problémák és feladatok leírására az eddig létező modelleknél alkalmasabb rendszert dolgoztam ki a hálózatstruktúra PNS alapokon történő workflow-struktúra optimalizálásának algoritmikus módszerére. 2.1. Kidolgoztam azt a P-gráf alapú workflow modellt, amely lehetőséget biztosít az új megközelítésben a munkafolyamatok optimális struktúrájának meghatározására. 2.2. Módszert adtam arra, hogy hogyan lehet elemezni a munkafolyamatok hatékonyságát csökkentő tényezők - erőforrás és idő korlátok, szűk keresztmetszetek – hatását a modellben. 2.3. A munkafolyamatok P-gráf alapú strukturális modelljének megadtam azt az adekvát matematikai modelljét, melynek megoldása az adott munkafolyamat-hálózat optimális struktúráját szolgáltatja. 3. A valóság pontosabb modellezése érdekében kidolgoztam egy olyan eszközt, amely kiterjeszti a hagyományos folyamatszintézis modellt úgy, hogy az képes legyen kezelni a bizonytalan elemeket a rendszerben. 3.1. Bevezettem a P-gráf alapú workflow modellben a bizonytalanságot tartalmazó tevékenységek leírására a fuzzy tulajdonságokkal rendelkező műveleti egységet. 3.2. Algoritmust dolgoztam ki az ily módon kiterjesztett modell optimális struktúrájának meghatározására. 3
3.3. Kidolgoztam a fuzzy műveleti egység megvalósítására egy új paraméterezett t-normát, mely segítségével a hangolási folyamat során a modellel jobban közelíthetjük a valós feladatot
3. Gyakorlati alkalmazás A kutatás eredményeként bemutatott elméleti megoldás a workflow P-gráf alapú kiterjesztett modellezésére a célkitűzésekben megfogalmazott elvárásokat teljesíti. A módszert a gyakorlatban való alkalmazhatóság oldaláról is vizsgáltam. Egy esettanulmány keretében egy valós feladatot oldottam meg, a Budapest XI. kerületi Rendőrkapitányságon felvett gyorshajtás szabálysértésének államigazgatási eljárása munkafolyamatát modelleztem és végeztem el egy részproblémára az erőforrás-kritikus struktúraoptimalizálást.
4
4. Az elmúlt öt év publikációi A PhD témakörében megjelent publikációk: Lektorált nemzetközi folyóiratcikkek 1. J. Tick, Z. Kovács, F. Friedler: „Synthesis of Optimal Workflow Structure” Journal of Universal Computer Science, ISSN 0948-6968, Vol. 12, 2006, No. 9, pp. 1385-1392. 2. J. Tick, J. Fodor: „Some Classes of Binary Operations in Approximate Reasoning” Studies in Informatics and Control, ISSN 1220-1766, Vol. 15, 2006, No. 3, pp. 259-270. 3. J. Tick, J. Fodor: „Fuzzy Implications and Inference Processes” Computing and Informatics, ISSN 1335-9150, Vol. 24, 2005, No. 6, pp. 591-602. 4. J. Tick: „P-Graph-based Workflow Modelling” Acta Politechnica Hungarica, ISSN 1785-8860, Vol. 4, 2007., No 1, pp. 75-88. Lektorált nemzetközi konferencia kiadványokban megjelent cikkek: 5. J. Tick: “Fuzzy Control Systems based on Parametric T-Norm Function” Proceedings of the 4th International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics, SACI 2007, Timisoara, Romania, May 17-18, 2007, pp. 215-218. ISBN 1-4244-1234-X, IEEE Catalog Number: 07EX1788 6. J. Tick: „Workflow Modelling Based on Process Graph” Proceedings of the 5th Slovakien – Hungarian Joint Symposium on Applied Machine Intelligence, SAMI 2007, Poprad, Slovakia, January 25-26, 2007, pp. 419-426. ISBN 978 963 7154 56 0 7. J. Tick, J. Fodor: „Some Classes of Binary Operations in Approximate Reasoning” Proceedings of the IEEE 9th International Conference on Intelligent Engineering Systems, INES 2005, Cruising on Mediterranean Sea, September 16-19, 2005, pp. 123-128. ISBN 0-7803-9474-7
5
8. J. Tick, J. Fodor: „Fuzzy Implications and Inference Processes” Proceedings of the IEEE 3rd International Conference on Computational Cybernetics, ICCC 2005, Hotel Le Victoria, Mauritius, April 13-16, 2005, pp. 105-109. ISBN 963 7154 37 X 9. J. Tick: „Workflow Model Representation Concepts” Proceedings of the 7th International Symposium of Hungarian Researchers on Computational Intelligence, HUCI 2006, Budapest, Hungary, November 24-25, 2006, pp. 329-337. ISBN 963 7154 54X A felsorolt publikációkra eddig 7 független hivatkozás jelent meg referált nemzetközi konferenciakiadványokban.
Egyéb témakörben lektorált nemzetközi konferencia kiadványokban megjelent publikációk 10. J. Tick: „Convergence of Programming Development Tools for Autonomous Mobile Research Robots” Proceedings of the 4th Serbian – Hungarian Joint Symposium on Intelligent Systems, SISY 2006, Subotica, Serbia, September 29-30, 2006, pp. 375-382. ISBN 963 7154 50 7 11. J. Tick: „Modelling Control Systems by Autonomous Mini Robot” Proceedings of the 3rd Romanian – Hungarian Joint Symposium on Applied Computational Intelligence, SACI 2006, Timisoara, Romania, May 25-26, 2006, pp. 594-601. ISBN 963 7154 46 9 12. J. Tick: „Object Oriented Software Development in Embedded System Environment” Proceedings of the 4rd Slovakien – Hungarian Joint Symposium in Applied Machine Intelligence, SAMI 2006, Herlany, Slovakia, January 20-21, 2006, pp. 405-413. ISBN 963 7154 44 2 13. J. Tick: „Software User Interface Modelling with UML Support” Proceedings of the IEEE 3rd International Conference on Computational Cybernetics, ICCC 2005, Hotel Le Victoria, Mauritius, April 13-16, 2005, pp. 325-328. ISBN 963 7154 37 X 14. J. Tick: „The Non-Technical Factors of Software User Interface Development ” Proceedings of the 3rd Slovakien – Hungarian Joint Symposium in Applied Machine Intelligence, SAMI 2005, Herlany, Slovakia, January 21-22, 2005, pp. 459-465.ISBN 963 7154 35 3
6
15. J. Tick: „Special Aspects of Component Based Software Development” Proceedings of the 2nd Serbian – Hungarian Joint Symposium on Intelligent Systems, SISY 2004, Subotica, Serbia and Montenegro, October 1-2, 2004, pp. 269-276. ISBN 963 7154 32 9 16. J. Tick: „The Road in Software Engineering Education from Structured Programming to Object-Oriented Modelling” Proceedings of the 1st Romanian – Hungarian Joint Symposium on Applied Computational Intelligence, SACI 2004, Timisoara, Romania, May 25-26, 2004, pp. 283290. ISBN 963 7154 26 4 17. J. Tick: „Importance and Contribution of Software Engineering to the Education of Informatics Professionals” Proceedings of the 2nd Slovakien – Hungarian Joint Symposium in Applied Machine Intelligence, SAMI 2004, Herlany, Slovakia, January 16-17, 2004, pp. 317-324. ISBN 963 7154 23 X 18. J. Tick: „How to achieve good skills in Software Engineering – a practical way to train software developers” Proceedings of the 1st Slovakien – Hungarian Joint Symposium in Applied Machine Intelligence, SAMI 2003, Herlany, Slovakia, February 12-14, 2003, pp. 217-224. ISBN 7154 14 0 19. J. Tick: „Aspects of User Behaviour Modelling” Proceedings of the International Conference in Memoriam John von Neumann, Budapest, Hungary, December 12, 2003, pp. 269-274. ISBN 963 7154 21 3 20. J. Tick: „User Interface Redesign based on User Behavior Analyses” Proceedings of the IEEE International Conference on Computational Cybernetics, ICCC 2003, Siófok, Hungary, August 29-31, 2003, pp., 141-144. ISBN 963 15418 3 21. J. Tick: „Evaluation of Software Development Methodologies in the Aspect of Software Engineering Education” Proceedings of the 3rd International Conference on Information Technology Based Higher Education and Training, ITHET 2002, Budapest, Hungary July 4-6, 2002, pp. 381-383. A felsorolt publikációkra eddig 16 független hivatkozás jelent meg referált nemzetközi konferenciakiadványokban.
7
