Mô Hình Quy Trình Và Phân Tích Quy Trình Theo Mô Hình

BÀI GIẢNG MỘT SỐ CHỦ ĐỀ HIỆN ĐẠI VỀ KHAI PHÁ DỮ LIỆU: KHAI PHÁ QUÁ TRÌNH CHƯƠNG MÔ HÌNH QUY TRÌNH VÀ PHÂN TÍCH QUY TRÌNH THEO MÔ HÌNH PGS TS HÀ QUANG THỤY HÀ NỘI 01-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Nội dung Tính nghệ thuật mô hình hóa quy trình Mô hình hóa quy trình Phân tích quy trình dựa mô hình Phần Tính nghệ thuật mô hình hóa quy trình Nhu cầu mô hình hóa quy trình Giới thiệu   Cách mạng công nghiệp → suất tăng lên      Đổi kỹ thuật  Cải tiến tổ chức công việc  Sử dụng CNTT Adam Smith (1723-1790) lợi phân công lao động Frederick Taylor (1856-1915) giới thiệu nguyên lý nguyên thủy khoa học quản lý Henry Ford (1863-1947) giới thiệu dây chuyền sản xuất cho sản xuất hàng loạt "T-Ford đen“ Từ 1950: Máy tính hạ tầng truyền thông số bắt đầu tác động quy trinh kinh doanh → thay đổi đáng kể tổ chức công việc → cách KD Nhu cầu mô hình hóa quy trình  Nhu cầu mô hình hóa quy trình  Đối máy tính&TT dẫn dắt phía sau thay đổi quy trình tác nghiệp  Quy trình tác nghiệp phức tạp  Chủ yếu dựa vào HTTT  Mở rộng nhiều tổ chức  Mô hình hóa quy trình trở nên quan trọng nhất: hỗ trợ quản lý phức tạp  Cung cấp nhìn sâu sắc  Tài liệu hóa thủ tục  HTTT cần cấu hình dẫn dắt hướng dẫn xác  Các quy trình liên tổ chức hành động có thỏa thuận chung tương tác theo yêu cầu  Các mô hình quy trình sử dụng rộng rãi tổ chức ngày Cơ sở mô hình hóa quy trình  Cơ sở mô hình hóa quy trình  Mô hình hóa khoa học quản lý (management science)  Quản lý tác nghiệp  Nói riêng vận trù học (operation research): môn học Nghiên cứu sinh HTTT  Các mô hình toán học sử dụng  Quy hoạch tuyến tính (linear programming)  Lập kế hoạch dự án (project planning)  Mô hình hàng đợi (queueing models)  Chuỗi Markov (Markov chains),  Mô (simulation)  Ví dụ  Vị trí nhà kho xác định nhờ quy hoạch tuyến tính,  Công suất máy chủ bổ sung dựa mô hình hàng đợi,  định tuyến tối ưu khu cảng container xác định quy hoạch nguyên … Mục tiêu sử dụng mô hình  Mục tiêu sử dụng mô hình  Khái quát  Lập luận quy trình (thiết kế lại: redesign)  Tạo định nội quy trình (lập kế hoạch kiểm soát: planning and control)  Trong quản lý điều hành: hướng tới kỹ thuật phân tích cụ thể sử dụng để trả lời cho câu hỏi cụ thể  Trong quản lý quy trình kinh doanh:  thường phục vụ quy trình phức  Tạo định nội quy trình (lập kế hoạch kiểm soát: planning and control)  thảo luận trách nhiệm, phân tích tuân thủ, dự đoán hiệu suất sử dụng mô phỏng, cấu hình hệ thống WFM Tạo mô hình có tính nghệ thuật  Tạo mô hình tốt  Có tính nghệ thuật khoa học  Điểm chung QLQTTN (BPM) QLĐH (OP)  Khó khăn dễ bị lỗi Quan niệm cổ điển mô hình hóa: Trọng tâm trạng thái ổn định mô hình làm tay Lỗi tạo mô hình tay  Lỗi phổ biến tạo mô hình tay  Mô hình mô tả phiên lý tưởng hóa thực  Tập trung vào “hành vi chuẩn” hay “hành vi mong muốn”  Đa dạng lập luận đơn giản hóa “Mô hình cần bao gói 80% trường hợp giả định”  Do không nhận thức lệch lạc xảy ra; nhân thức người có tính thiên vị  Mô hình thủ công có tính chủ quan: chủ yếu mục đích “dễ hiểu”  Không có khả nắm bắt đầy đủ hành vi người  mô hình toán học đơn giản đủ để mô hình hóa máy móc người làm việc dây chuyền lắp ráp  Mô hình toán học đơn giản mô hình hóa tham gia người vào quy trình phức tạp tiếp xúc với độ ưu tiên phức tạp  Một công nhân tham gia vào quy trình phức cần phân bố quan tâm toàn quy trình phức: Mô hình hóa QT khó nhiều QT cô lập  Công nhân không làm việc với suất không đổi: Luật Yerkes– Dodson Quan sát hầu hết trình: nhiều thời gian số hiệu làm công việc khó Luật Yerkes–Dodson (Yerkes–Dodson law)  G  C    N   Luật Yerkes–Dodson: suất (Performance) tăng tăng kích thích (Arousal) sinh lý tinh thần, đến điểm định Khi mức độ kích thích trở nên cao suất lại giảm 10 Lưới Petri: đánh dấu đạt         Dáy cháy Cho (N, Mo) lưới Petri đánh dấu Dãy σ∈T* gọi dãy cháy (firing sequence) (N,Mo) ↔ với số tự nhiên n: ∃ đánh dấu M1, M2, …, Mn dãy chuyển t 1, t2,…, tn cho: σ = ∀ i: ≤ i (N, Mi) [ti+1> (N, Mi+1) Ví dụ: Lưới Petri (N, [start]) hình vẽ Dãy rỗng σ = dãy cháy (N, [start]), dãy huỗi σ= cháy kết cháy σ cho đánh dấu [c2, c3]; tương tự, σ= Đánh dấu đạt đánh dấu M đạt từ đánh dấu M0 ban đầu ↔ ∃ chuỗi chuyển cháy mà cháy dẫn từ M0 đến M Tập đánh dấu đạt từ (N, M0) ký hiệu [N, M0> Ví dụ, (N,[start])> có đánh dấu đạt được: (N, [start])>, (N, [c1,c2])>, (N, [c1, c4])>, ((N, [c2, c3])>, (N, [c3, c4])>, (N, [c5])>, (N, [end])> Một số trường hợp, dùng M thay cho (N,M)> 21 Lưới Petri gắn nhãn  Định nghĩa  N = (P, T, F, A, l): (P, T, F) lưới Petri, A⊆A tập nhãn, l: T→A hàm ghi nhãn  Một nhãn gán cho nhiều chuyển  A: hành động quan sát được, A∪τ với τ hành động không quan sát  Đồ thị đạt  Cho (N, M0) với N = (P, T, F, A, l) lưới Petri đánh dấu gán nhãn (N, M0) xác định hệ thống chuyển TS = (S, A', T') với S=[N, M0>, Sstart = {M0}, A' = A, T' = {(M, l(t), M‘)∈S×A×S | ∃t∈T (N, M) [t> (N, M')} TS gọi đồ thị đạt (N, M0) 22 Lưới Petri đánh dấu bị chặn         Lưới Petri thu gọn trạng thái hệ chuyển Mô hình chứa nhiều đồng thời nhiều thẻ đặt vị trí, kích thước hệ thống chuyển lớn nhiều so với lưới Petri (a) có vô hạn đánh dấu đạt ~ hệ thống chuyển có vô hạn trạng thái; (b) hệ thống chuyển có trạng thái [p], (c) hệ thống chuyển có 7776 trạng thái 32400 chuyển Lưới Petri đánh dấu bị chặn (N, M0) k-bị chặn: ∀p ∈ P, ∀M∈[N, M0>: M (p) ≤ k Ví dụ, lưới (c) 25-bị chặn đánh dấu có 25 thẻ, không 24bị chặn có trạng thái để out có 25 thẻ (N, M0) an toàn 1-bị chặn (N, M0) bị chặn: ∃k để k-bị chặn (b) (c) bị chặn, (a) không bị chặn 23 Không bế tắc             Không bế tắc lưới Petri đánh dấu (N, M0) không bế tắc (deadlock free) đánh dấu đạt có chuyển cháy được: ∀ M∈ [N, M0>: ∃ chuyển t∈T mà (N, M) [t> (c) bế tắc (a), (b) không bế tắc Thanh chuyển sống (live) Thanh chuyển t gọi “sống” từ đánh dấu đạt làm cho t cháy ∀M ∈ [N, M0>: ∃ M'∈ [N, M> mà (N, M') [t> Lưới Petri đánh dấu gọi sống chuyển sống Ứng dụng lưới Petri Có sở lý thuyết vững Biểu diễn tốt cho tính đồng thời Bổ sung tem thời gian Trong khai phá quy trình: xem chương 24 Lưới dòng công việc  Định nghĩa  Lưới dòng công việc (WF-net) lớp đặc biệt lưới Petri: vị trí đầu khởi động quy trình vị trí cuối kết thúc quy trình  N = (P, T, F, A, l) lưới Petri có nhãn ϒ định danh làm tươi không thuộc P∪T N gọi lưới WF ↔ (1) P có chứa vị trí vào i (vị trí nguồn) mà *i = Ø, (2) P chứa vị trí o (vị trí cuối) mà o*= Ø, (c) N1 = (P, T∪{ϒ}, F∪{(o, ϒ), (ϒ, i)}, A∪{τ}, l ∪{(ϒ, τ)}) liên thông mạnh, nghĩa là, tồn đường trực tiếp cặp nút N1  Ví dụ, xem hình có: WF-net (trái), không WF-net (phải) 25 Sử dụng lưới dòng công việc Mô hình hóa quy trình tác nghiệp   mô hình quy trình dùng ngữ cảnh BPM mô tả vòng đời     trường hợp loại định Các quy trình ví dụ: yêu cầu bảo hiểm, đơn xin việc, đơn đặt hàng khách hàng, đơn đặt hàng bổ sung, bệnh nhân, ứng dụng tín dụng… Mỗi thể quy trình có điểm khởi động, điểm kết thúc chúng hành động thực theo thủ tục xác định Một mô hình khởi động nhiều lần: quy trình xử lý yêu cầu bảo hiểm thực cho hàng ngàn chí hàng triệu khiếu nại: lưới WF quan hệ rõ: dãy cháy lưới WF ⇔ vết nhận nhật ký kiện 26 Lưới dòng công việc đắn  Định nghĩa  Cho N = (P, T, F, A, l) lưới-WF với trạng thái vào i trạng thái o N gọi đắn (sound) ↔:  An toàn: vị trí giữ nhiều thẻ lúc  Kết thúc cách: ∀M∈([N, [i])>, o∈ M → M = [o]  Khả kết thúc : ∀M ∈([N, [i])>: [o]∈([N, M)>  Không có phận chết: (N, [i]) không chứa chuyển bị chết (tức là, ∀ t∈T: dãy cháy làm cho t cháy được)  Lưu ý: khả kết thúc (option to complete) hàm ý kết thúc cách (proper completion)  Ví dụ, lưới dòng công việc ví dụ đắn 27 YAWL: Giới thiệu Giới thiệu   Yet Another Workflow Language  YAWL ngôn ngữ mô hình hóa hệ thống dòng công việc     mã nguồn mở hỗ trợ trực tiếp cho nhiều mô hình mà giữ ngôn ngữ đơn giản Tham chiếu mô hình làm việc quan trọng Là hệ thống quy trình làm việc mã nguồn mở sử dụng rộng rãi Khá tương đồng với WF-net 28 YAWL: tập ký hiệu điều kiện (tương tự vị trí lưới Petri) Tác vụ (là hành động nguyên tử) Tác vụ AND-split Tác vụ AND-joint Tác vụ XOR-split Tác vụ XOR-joint Tác vụ OR-split Tác vụ OR-joint điều kiện khởi đầu điều kiện khởi đầu Tác vụ thực lặp Tác vụ tich hợp có thành phần Vùng hủy bỏ củ tác vụ Split: “tách”, joint: “hội” 29 YAWL: Giải thích ký hiệu             Các ký hiệu Hành động gọi “tác vụ” (task) Tác vụ có lôgic định tuyến Trạng thái gọi “điều kiện” (condition) Có điều kiện khởi đầu kết thúc chuyên biệt Cho phép kết nối “tác vụ – tác vụ” mà không qua điều kiện Điều kiện có “kiểu” xác định ngữ nghĩa “phân tách” (split) “hợp nhất” (joint) rõ ràng AND-join/AND-split giống chuyển: tiêu thụ thẻ cung vào tạo thẻ cung XOR-split chọn cung tùy thuộc điều kiện liệu XOR-joint cháy có thẻ đến không cần đồng hóa OR-split lựa chọn một/nhiều cung tùy thuộc điều kiện liệu; chọn 2,3 cung OR-joint: đòi hỏi 01 thẻ vào chờ cung có dấu YAWL hỗ trợ vùng hủy bỏ (cancelation regions) Một tác vụ có vùng hủy bỏ gồm điều kiện, tác vụ, cung: tác vụ hoàn thành dấu vùng hủy bỏ bị hủy Tác vụ tích hợp: dẫn YAWL thành phần 30 YAWL: Ví dụ YAWL mô hình quy trình xử lý bồi thường hàng không      Register request: AND-split-ra; decide: AND-joint-vào & XOR-split-ra New information: AND-split-ra, có vùng hủy bỏ tương ứng hình chữ nhật đường rời nét Mỗi c3 có thẻ thẻ vùng hủy bỏ bị hủy hết tới dấu [c1, c2, c3] kiểm tra sơ kiểm tra kỹ: ĐK OR-split-ra:chọn cung tùy thuộc điều kiện liệu OR-joint-vào: chờ thẻ vào Dữ liệu, tài nguyên, ngoại lệ để đưa thêm ràng buộc: kiểm tra không lần; người kiểm tra kỹ khác người kiểm tra sơ 31 Business Process Modeling Notation: BPMN Giới thiệu   Một ngôn ngữ sử dụng rộng rãi để mô hình       hóa quy trình tác nghiệp hỗ trợ nhiều nhà cung cấp công cụ chuẩn hóa OMG Mỗi nhà cung cấp mời làm BPMN Tương tự YAWL: nhiên lôgic định tuyến không gắn với tác vụ mà gắn với cổng (gate) Tác vụ: hành động nguyên tử Tác vụ lồng Sự kiện (event) tương tự vị trí lưới Petri Tuy nhiên, ngữ nghĩa hoàn toàn khác Sự kiện khởi đầu có cung ra, kiện trung gian có vào&1 ra, kiện kết thúc có cung vào Nhiều vào/ra giao cho cổng (gate) Sự kiện trung gian có ba kiểu Chuyển không tác vụ mà cổng (gateway): AND, XOR, OR Tách (split) dựa điều kiện liệu, “rẽ nhánh sơ đồ khối” 32 BPMN: Cổng  Các kiểu kiện trung gian  Sự kiện vô điều kiện, kiện chờ theo tem thời gian, kiện chờ theo thông điệp  Cổng  Cổng XOR dựa kiện (event-based XOR gateway)  Hình vẽ minh họa Sau hoàn thành tác vụ x, chạy đua kiện: SK theo tem thời gian, SK kích hoạt thông điệp Cổng tem thời gian xác định theo lộ trình quy định: sau tác vụ x tới y; thông điệp tới mà chưa hết hạn thời gian: z thực mà không y 33 BPMN: Tập ký hiệu Sự kiện khởi đầu kiện kết thúc Các kiểu kiện trung gian Các cổng AND-split AND-joint Các cổng XOR-split XOR-joint Các cổng OR-split OR-joint  Các cổng AND, XOR OR hoạt động tương tự YAWL  Trên hình vẽ AND, XOR, OR split/joint 34 BPMN: Một ví dụ       Giải thích Có cổng: cổng XOR [1, 2, 4, 6, 7] cổng AND [3, 5] Cổng 3: AND split (1 thẻ cho cung ra), cổng 5: AND joint (1 thẻ từ cung vào) Các cổng XOR-joint: 1, 4, Các cổng XOR-split: 2, Không có cổng tem thời gian theo thông điệp 35