基于知识图谱的业务流程模型多层次实体匹配研究

Aiming to solve the problems of the redundancy and overlapping in the business process matching, a multi-level entity matching method of the business process model will be presented based on layer-by-layer filtering and refinement mechanisms. The multi-level entity matching method uses a knowledge graph to describe the business process model to improve the quality and the efficiency of process matching. This research consists of three parts: 1) Normalization of the multi-source business process model: the structure of the business process knowledge graph will be defined through clarifying the labels, terms, concepts, rules and relationships of the popular business process model. Meanwhile, the mapping between the popular business process model and the business process knowledge graph will be designed. 2) Business process entity similarity metric: the explicit and implicit attributes will be explored. The ordered pair relationship, and business execution sequences of the process entity will be collected, and the index system of the multi-levels similarity metrics will be established. And the corresponding similarity metric function will be designed to complete the similarity calculation of the process entity. 3) Multi-level matching of the process entity: the matching judgments of the entity attributes, ordered pairs and business execution sequences between business process models will be defined. And the multi-level matching algorithms that can be filtered layer-by-layer and refined will be designed. The research results could present new theories and methods for the understanding of the business process model matching, and could provide a scientific basis for the business restructuring, process reengineering and efficiency optimization.

针对业务流程模型库中存在的模型冗余、交叉等现实问题，本课题利用知识图谱描述业务流程模型，以提高流程匹配质量和效率为目标，基于逐层过滤和精化机制，研究业务流程模型的多层次实体匹配方法。研究内容包括：1）多源业务流程模型的归一化：厘清和解析主流业务流程模型的标记、术语、概念、规则和关系，定义业务流程知识图谱的结构，设计主流业务流程模型至业务流程知识图谱的映射；2）业务流程实体的相似性度量：辨析流程实体显式和隐式属性，提取流程实体复杂序对关系以及流程实体执行序列，建立流程实体的多级相似性度量指标，设计相对应的相似性度量函数；3）流程实体的多层次匹配计算：定义流程实体属性、序对关系和执行序列的多层次匹配判定依据，设计可逐层过滤和精化的流程实体多层次匹配算法。研究结果将为业务流程模型匹配研究提供新的理论和方法，也为企业的业务重组、流程再造及效率优化提供技术基础。

项目以业务系统中存在的多种格式业务流程模型为入手，以解决业务流程实体的冗余和交叉问题的匹配技术为核心，对多源业务流程模型的归一化、业务流程实体的相似性度量和流程实体匹配计算开展研究。主要研究内容集中在：.（1）构建了解决多源业务流程模型归一化的业务流程知识图谱。从业务流程模型的多种表现格式入手，提取了模型元素和模型关系结构，采用EMF格式描述多种业务流程模型的元模型结构，并利用RDF构建了业务流程知识图谱，解决了多种业务流程模型的标准化问题，为不同业务流程模型的相似性研究提供基础。.（2）剖析了业务流程实体的复杂序对关系，设计了基于不同序对关系的多级相似性度量。通过扩展Petri网业务流程模型，构建的流程实体之间的复杂序对关系和执行顺序序列，揭示了业务流程实体间存在的依赖关系、活动顺序和约束条件，同时通过对序对关系的语义描述，设计的完全语义一致性、部分语义一致性和弱语义一致性的多级相似性度量条件，是业务流程实体相似度计算研究的一种新尝试。.（3）设计了业务流程实体的属性、复杂序对关系和执行序列的匹配。基于扩展流程实体属性的匹配计算，可减少候选集的规模，在此基础上构建的业务流程实体间的一对多和多对一序对关系匹配和执行序列语义匹配计算，可提高业务流程模型匹配的精度，丰富和拓展了业务流程模型匹配的理论和方法体系研究。.（4）构建了基于Petri网的形式化业务流程模型的自动演化机制。基于Petri网的业务流程模型变更执行序列语义分析，可有效验证原始业务流程模型与变更后的业务流程模型之间的相似性匹配，可以很好的解决业务流程建模过程中的需求变更问题。.项目在研究期内出版专著1部；发表论文7篇，其中SCI论文2篇，中文核心期刊论文3篇；获得淮安市自然科学优秀学术论文三等奖1次。.项目已完成申请书中拟定的研究内容与考核指标，并延展进行了“业务流程模型变更的自动演化机制”研究。