Evaluación de la Precisión del Descubrimiento de Modelos de Procesos Aplicando Técnicas de Minería de Procesos

Abstract

En los siguientes años los sistemas aumentarán aún más, generando millones de eventos que reflejen el verdadero flujo de procesos en la empresa. Por ello la tendencia actual en la retro ingeniería está relacionada a la aplicación de la técnica de minería de procesos que nos permite obtener información sobre los procesos a partir de registros de eventos. La minería de procesos puede ser aplicada a diferentes dominios como la banca, educación, salud, gobierno entre otros, así también dentro de una sola organización o entre organizaciones según como se encuentren los procesos distribuidos. Ya en los 90's diferentes grupos trabajaban para crear diferentes técnicas a ser implementadas en las herramientas informáticas. Técnicas que nos permitieran obtener los modelos de procesos del negocio a partir de los eventos observados dentro de los registros de eventos. Pero los primeros trabajos formales aparecen en el 95. En el año 2009 aparece la Fuerza de trabajo de la IEEE compuesta por: HP, IBM, Fujitsu, las consultoras internacionales Gartner y Deloitte, así como más de 20 universidades entre ellas la Universidad de Tecnología de Eindhoven en Países Bajos (representada por su jefe del departamento de tecnología y editor asociado a la IEEE el profesor y Doctor Wil Van Der Aalst quién ha publicado diversos artículos sobre el tema), con la finalidad de promover el uso y crear la documentación sobre la minería de procesos. Hoy en día existen cada vez más proveedores de herramientas agregando funcionalidades de minería de procesos en sus productos. De esta manera los investigadores de la Universidad de Tecnología de Eindhoven han creado y actualizado constantemente la herramienta libre de minería de procesos ProM que ahora integra otras herramientas similares como son EMIT, Thumb, Mison, entre otras, con la finalidad de ser hacerla mucho más completa. Se ha creado una página de difusión sobre dicha herramienta y se ha hecho un llamado a todos aquellos investigadores y personas que deseen probarla y a contribuir con sus aportes para su mejora continua. En cuanto a esto, si bien ProM provee un soporte a la minería de procesos, aún nos preguntamos: - Si es posible asegurar que los modelos de procesos generados por esta herramienta serán verdaderamente precisos y claros. Es decir, si al momento de aplicar la minería de procesos a partir de los registros de eventos se obtendrán modelos que representarán la realidad fiel de dichos registros o si los modelos obtenidos serán incompletos o poco comprensibles. - Si verdaderamente sería recomendable emplear estas herramientas de manera habitual, como soporte para el descubrimiento y la posterior mejora de procesos de la empresa y sino: ¿Qué es lo que les faltaría desarrollar? ¿Que está faltando para que estás funcionen bien?. Con la finalidad de responder dichas inquietudes es que la presente investigación pretende proponer un marco de evaluación que será usado para evaluar la herramienta de minería de procesos ProM con el propósito de tener una opinión y recomendación de esta herramienta representativa. Para esto, se comenzará por el desarrollo de un estado del arte en el que se hablará acerca de las justificaciones y conceptos a usar acerca de la aplicación de la minería de procesos, los diagramas de procesos, los registros de eventos y los patrones de flujo de trabajo. Se detallará una equivalencia entre la forma de leer un registro de eventos y como esta lectura se representará a través de los patrones de flujo de trabajo mediante el empleo del algoritmo Alpha por ProM. La comparación entre el modelo manual generado a partir de la observación del registro de eventos fuente y aquel modelo que obtendremos como fruto de la aplicación de la minería de procesos, nos permitirá saber si se está o no generando bien el modelo y llegar al porqué en caso éste no se esté generando bien. La investigación de la generación de los modelos por medio de la minería de procesos a partir de un registro de eventos será muy detallada. Las instancias de modelos así como el registro de eventos a evaluar contendrán eventos de lo más variados. Es decir que el número de eventos se hallará en diferentes cantidades por cada instancia de proceso y estos contendrán una diversidad de patrones de flujo de trabajo como por ejemplo: La Sucesión Directa, el Paralelismo, la Elección, la Causalidad entre otros. De modo que los resultados sean lo más fiables a la realidad. El análisis se hará mediante la comparación de cada patrón de flujo de trabajo del modelo original manual que representa al registro de eventos que será usado en la minería de procesos y los patrones dentro del modelo generado luego de la aplicación de la minería de procesos. De igual manera, durante el estudio de esta herramienta representativa podremos avizorar cuales son las funcionalidades de las herramientas actuales de minería de procesos que se encuentran mejor desarrolladas y cuáles no. La hipótesis girará en torno a si el uso de la herramienta de minería de procesos ProM ha generado aquello que realmente debía generar o no, por lo que adicionalmente al método de observación se planteará contar el total de elementos generados y mediante el método T Student se hará la evaluación de estas hipótesis. Esta validación nos permitirá contrastar el resultado de la prueba con lo observado y enseguida llegar a las conclusiones del estudio y a las recomendaciones. Finalmente, solo queda por mencionar que la presente investigación ha sido inspirada en los cursos llevados en mi maestría de Métodos Informáticos Aplicados a la Gestión de Empresas en la Universidad Pantheón Sorbonne y París Descartes (París, Francia 2010-2012). Así como, en el trabajo de investigación de mi memoria de maestría [2] en donde: Evalué la precisión de una herramienta en la generación de los modelos de clases aplicando la retro ingeniería de programas que habían sido previamente generados por ingeniería directa. Dicho trabajo lo realicé junto a mi profesor y asesor de Memoria de Máster: Camille Salinesi (Profesor de la Universidad París 1 Panthéon Sorbonne en París, Francia, director del Centro de Investigación en Informática y director del Máster 2 "Sistemas de Información y de Decisión"), quién también me facilitó parte de la información sobre el tema de la presente tesis. Así como el Dr. W.M.P. Van Der Aalst quien me ayudó en el acceso a un real registro de eventos de un hospital nacional en Países Bajos. De igual manera, esta tesis también se encuentra inspirada en el trabajo de retro modelización que realicé en el área de la Dirección de Sistemas de información del banco BNP Paribas en París.

In the next years the number of systems will increase, and it will become in millions of events that reflect the true flux of process in the Enterprise. Because of this, the current trend in retro-engineering is related to the application of the process mining which permit us obtain information about the process from the events logs. The process mining can be applied to different domains as the bank, education, health, government between others, also in one organization or between organizations according to the distribution of the process. In the 90's different groups are working to create different techniques to be implemented in the computer tools. Techniques that will allow us to obtain the models of the business process from the observed events inside of the events logs. But the first formal works appear in 1995. In 2009 starts the work force of the IEEE composed by: HP, IBM, Fujitsu, the international cabinet of consulting Gartner y Deloitte, as well as more than 20 universities among them the University of Technology of Eindhoven in Netherlands (represented by the head of technology department and the editor associated to the IEEE the professor and Doctor Wil Van Der Aalst who has published different articles about the subject), with the finality of promote the use and create the documentation about the process mining. Nowadays there are more and more tools suppliers that they are adding functionalities of process mining in their products. In this way, the scientists of the University of Technology of Eindhoven have created and continually updated the free tool of Process Mining ProM that now integrates others similar tools as EMIT, Thumb, Mison, between others, in order to make it more complete. They have created a web page to make this tool popular and there is a call to all the scientists and people who wish to try it and contribute with feedback for the continuous improvement of ProM. In relation to this, although ProM provides a support to the process mining, we still ask us: - lf it is possible to assure that the models of process generated by this tool will be really precise and clear. In other words, if in the moment that we applied the process mining from the events logs we will obtain models that represent the exact reality of these events logs or if these models will be incompletes or difficult of understand. - lf indeed, it would be advisable to employ these tools regularly, in order to support for the discovering and in consequence the improvement of process in the Enterprise and if not: ¿ What else is needed to implement ProM? ¿ What is it necessary for this tool to function well?. With the objective to answer these questions, this research tries to propose an evaluation framework. This evaluation framework will be used to evaluate the process mining tool ProM with the purpose of having an opinion and a recommendation about this representative tool. Because of this, we will begin developing a state of art which will speak about the the theories and concepts to use about the application of the process mining, the process diagrams, the event logs and the workflow patterns. We will detail an equivalence between the way of reading an event log and the way this reading will be represented through the workflow patterns by employing the algorithm Alpha by ProM. The comparison between the manual model generated by the observation of the source event log and the model that will be obtained as a result of the application of the process mining, will allow us to know if there are or not a good generation of the model and in case of failure, get to know the reasons why the generation the model was not so good. The reaserch of the generation of the models through process mining from an event log will be very detailed. The instances of models and the event log to be evaluated will have a variety of events. In other words, the number of events will be in different amounts for each process instance and these process instances will have a diversity of workflow patterns such as the following: The directly succession, the parallelism, the election, the causality between others. So the results will be more reliable to the reality. The analysis will be done by the comparison of each workflow pattern of the manual original model, which represents the event log will be used in the process mining, and the patterns inside the model generated after the application of the process mining. Also, during the study of this representative tool, we can know what are the functionalities of the current process mining tools which are best developed and which are not. The hypothesis will focus on whether the use of the process mining tool ProM has generated what really should generate or not, for this in addition to the observation method we will count the total of elements generated and employ the T student method to evaluate this hypothesis. This valídatíon will allow us contrast the result of the test with what is observed and then come to the conclusions and recommendations of the research. Finally, I would like to mention that this research has been inspired in the courses that I took in my studies of the master degree "Informatics Methods Applied to the Management of Enterprises" in the University Pantheón Sorbonne and Paris Descartes (Paris, France 2010-2012). Also, in my work of investigation for my master memory [2] where: 1 perform the evaluation of the accuracy of a tool in the generation of the class models by applying the retro engineering of programs which have been previously generated by direct engineering. This work was made with my professor and master memory advisor: Camille Salinesi (Professor of the University Paris 1 Panthéon Sorbonne in Paris, France, Director of the research Center in informatics and Director of the Master 2 "Systems of information and of Decision"), who also provided me some information about the subject of this thesis. Similarly, the Dr. W.M.P. Van Der Aalst who helped me with the access to a real event log of a national hospital in Netherlands. As well, this thesis was also inspired by the work of retro modeling that I did in the area of Management information Systems at the bank BNP Paribas in Paris