[发明专利]面向数据模型的并行业务流程异常检测方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，具体涉及一种面向数据模型的并行业务流程异常检测方法，可以在大型的并行业务流程上高效地进行异常检测。

背景技术

业务流程是“为了实现一定的经营目的而执行的一系列逻辑相关的活动的集合”，业务流程的输出是满足市场需要的产品或服务，业务流程的正确性是达到企业既定目标的重要前提。业务流程异常将导致企业业务上的损失，比如用户评价降低、资源浪费、效率降低等等。业务流程异常检测是通过自动化的方法检查业务流程模型中的错误，作为提高流程模型质量的重要手段，已成为业务流程建模过程中的重要一环。

然而近年来，随着分布式计算的普及以及企业对效率的需求，业务流程中的并行结构不断增多，结构也愈加复杂和庞大。目前大多数异常检测算法都基于状态空间搜索，在这些大规模的、包含大量并行分支的业务流程上进行异常检测时，将会出现状态空间爆炸的现象，很难保证高效性。同时，当前信息系统大都是数据密集型信息系统，业务流程中包含了大量对数据的操作，大量任务的执行以特定数据对象为前提，数据模型对于业务流程有着不可忽视的影响。然而业务流程模型与数据模型从不同的视角出发来描述系统，它们由不同的专家设计完成，这导致业务流程模型和数据模型之间可能存在潜在冲突，这种冲突使得在流程模型的数据模型均正确的情况下还有可能造成流程运行的异常。以往的方法大都未考虑数据模型对流程模型的影响，只是进行流程模型本身的异常检测，不能发现面向数据模型的流程异常。

目前已有的流程验证方法和验证工具主要分为以下三类：

(1)语法验证。语法验证主要检查流程模型是否符合建模语言或规范，它通常基于特定的建模语言。例如，使用YAWL建模后建模工具会检查是否符合YAWL语法。它是最底层的验证，仅能保证模型的描述没有语法错误，不能保证流程模型的正确性。

(2)结构验证。目前大多数研究都针对结构验证。结构验证大部分是针对流程的自身结构，即控制流(Control Flow)，进行验证。结构正确性保证流程模型是无结构冲突的，是对流程正确性最基本的要求，常见的结构验证方法一般是基于soundness属性验证或者与soundness属性等价的liveness和boundness属性的，例如可达图法，图归约法、状态空间搜索法、流程逻辑法等；基于这些方法，已经开发了一些成熟的流程模型结构验证验证工具，其中最有代表性的是Wofan和WofanYAWL。

Woflan是荷兰埃因霍温科技大学研发的业务流程验证工具，项目领导者为业务流程研究领域的著名学者Wil M.P.van der Aalst。Woflan的验证方法基于Petri-net语言，Aalst等人（参考文献1：W.M.P.van der Aalst.Business Process Management Demystified:A Tutorial on Models,Systems and Standards for Workflow Management.In J.Desel,W.Reisig,G.Rosenberg(Eds.),Lecture Notes in Computer Science 3098,pp.1-65,Springer-Verlag,2004.参考文献2：W.M.P.van der Aalst,“Verification of Workflow Nets.”In P.Azéma and G.Balbo,editors,Application and Theory of Petri Nets,volume 1248 of Lecture Notes in Computer Science,pages 407-426.Springer-Verlag,Berlin,1997）对Petri-net做了大量研究，并在Petri-net的基础上提出了Workflow-net（WF-net）。WF-net对于常见的业务流程控制结构的模式都能很好地支持，它可以与很多其它描述能力相似的流程建模语言（如BPEL）互相转换。这就使得Woflan可以支持不同语言建立的流程模型的验证。WofYAWL对业务流程控制流提供更为全面的验证功能，WofYAWL基于YAWL语言。YAWL由Aalst等人提出，用来弥补WF-net在描述某些复杂流程复杂控制结构方面的一些不足，它支持诸如cancellation regions这样的高级控制结构。因此WofYAWL能检测更高级的业务流程控制结构。