LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Sau Đại học, Bộ môn Khoa học và Kỹ
thuật thông tin, Trường Đại học Công nghệ thông tin TPHCM đã chấp nhận và
tạo điều kiện cho tôi thực hiện đề tài khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS. Đỗ Phúc, trường Đại học Công
nghệ Thông tin TPHCM đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, định hướng cho tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các
Quý Thầy Cô đã tận tình giảng dạy, trang bị, bổ sung thêm nhiều kiến thức quý
báu cho tôi trong suốt gần hai năm học vừa qua.
Tôi cũng xin thể hiện lòng biết ơn sâu sắc đến Cha mẹ, các thành viên gia
đình và bạn bè đồng nghiệp đã luôn bên cạnh ủng hộ, giúp đỡ về mọi mặt, động
viên tinh thần cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua.
Mặc dù tôi đã cố gắng hoàn thành khóa luận trong phạm vi khả năng bản
thân và thời gian cho phép tuy nhiên không tránh khỏi những thiếu sót tồn tại.
Tôi kính mong nhận được sự thông cảm và tận tình nhận xét chỉ bảo của Quý
Thầy Cô.
Học viên
Dương Tố Hương

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và được sự hướng dẫn
của Thầy PGS.TS. Đỗ Phúc, Giảng viên trường Đại học Công nghệ Thông tin
TPHCM. Các nội dung, kết quả trong đề tài này là trung thực. Các số liệu, hình ảnh,
bảng biểu phuc vụ cho phân tích, đánh giá được thu thập từ các nguồn khác nhau có
ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo. Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số
nhận xét, đánh giá từ tác giả của các công trình liên quan đều có trích dẫn và chú thích
nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về

nội dung luận văn của mình.
Học viên

Dương Tố Hương

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN....................................................................................................ii
MỤC LỤC ............................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................... v
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... vii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 1
1.1.

Lý do thực hiện đề tài ................................................................................. 1

1.2.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................... 1

1.3.

Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 1

1.4.


Các phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 1

1.5.

Nội dung và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 2

1.5.1.

Những nội dung nghiên cứu ................................................................. 2

1.5.2.

Phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 2

1.6.

Hiện trạng các kỹ thuật quản lý và truy vấn quy trình nghiệp vụ................. 2

1.7.

Tóm tắt kết quả đạt được .......................................................................... 11

1.8.

Nội dung đề tài ......................................................................................... 11

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN GOM CỤM QUY TRÌNH
NGHIỆP VỤ ......................................................................................................... 12
2.1.


Quy trình nghiệp vụ.................................................................................. 12

2.2.

Quản lý quy trình nghiệp vụ ..................................................................... 12

2.3.

Truy vấn quy trình nghiệp vụ ................................................................... 13

2.4. Ký hiệu quản lý quy trình nghiệp vụ (BPMN - Business Process Modeling
and Notation) ([3]) ............................................................................................. 13
2.4.1.

Định nghĩa ......................................................................................... 13

2.4.2.

Lịch sử phát triển của BPMN ............................................................. 14

2.4.3.

Các thành phần trong BPMN ............................................................. 15

2.4.3.1. Các thành phần BPMN cơ bản..................................................... 16
2.4.3.2. Các thành phần BPMN mở rộng .................................................. 18
2.5.

Gom cụm dữ liệu ...................................................................................... 25


2.5.1.

Định nghĩa ......................................................................................... 25

2.5.2.

Mục tiêu ............................................................................................ 25
iii


2.5.3.

Quy trình gom cụm ............................................................................ 25

2.5.4.

Một số ứng dụng của gom cụm dữ liệu .............................................. 26

2.5.5.

Một số thuật toán gom cụm dữ liệu .................................................... 26

2.5.5.1 Thuật toán gom cụm phân cấp ..................................................... 26
2.5.5.2 Một số thuật toán gom cum dựa trên lý thuyết đồ thị ................... 27
2.6.

Gom cụm quy trình nghiệp vụ .................................................................. 27

2.6.1.


Định nghĩa ......................................................................................... 27

2.6.2.

Mục tiêu ............................................................................................ 27

2.6.3.

Độ đo tương đồng giữa hai quy trình ................................................. 27

2.6.4.

Ví dụ.................................................................................................. 30

2.7.

SUBDUE ................................................................................................. 33

2.7.1.

Định nghĩa ......................................................................................... 33

2.7.2.

Biểu diễn đồ thị.................................................................................. 33

2.7.3.

Thuật toán của SUBDUE ................................................................... 34


2.7.4.

Tìm hiểu về nguyên lý MDL .............................................................. 36

2.7.5.

Ví dụ tìm mẫu đồ thị phổ biến............................................................ 36

2.7.6.

Định dạng dữ liệu dùng trong phần mềm SUBDUE ........................... 38

2.8.

XML DOM .............................................................................................. 43

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ QUẢN LÝ VÀ TRUY VẤN QUY
TRÌNH NGHIỆP VỤ ............................................................................................ 48
3.1.

Nhu cầu về việc quản lý và truy vấn quy trình nghiệp vụ .......................... 48

3.2.

Phân tích các chức năng trong hệ thống phần mềm ................................... 49

3.3.

Thiết kế CSDL lưu trữ thông tin quy trình nghiệp vụ................................ 51


CHƯƠNG 4: CÀI ĐẶT, THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ
VÀ TRUY VẤN QUY TRÌNH NGHIỆP VỤ ........................................................ 59
4.1.

Viết chương trình quản lý và truy vấn quy trình nghiệp vụ ....................... 59

4.2.

Chạy thực nghiệm chương trình ............................................................... 62

4.2.1.

Thực nghiệm 1 ................................................................................... 62

4.2.2.

Thực nghiệm 2 ................................................................................... 67

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................ 69
5.1.

Kết luận .................................................................................................... 69

5.2. Hướng phát triển ...................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 71
iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BPMN


: Business process management notation/Ký hiệu quản lý quy trình
kinh doanh

BPMN-Q

: Business process management query/Công cụ truy vấn các ký hiệu
quy trình nghiệp vụ

CSDL

: Cơ sở dữ liệu

EPC

: Event-driven Process Chain/Chuỗi quy trình hướng sự kiện

MDL

: Minimum Description Length Principle

UML

: Unified Modeling Language/Ngôn ngữ mô hình hoá hợp nhất

XML-DOM

: eXtensible Markup Language Document Object Model/Mô hình đối
tượng tài liệu ngôn ngữ đánh dấu có thể mở rộng


v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1 Các thành phần BPMN cơ bản ............................................................... 16
Bảng 2. 2 Các thành phần BPMN mở rộng ............................................................ 18
Bảng 3. 1 Cấu trúc các bảng dữ liệu (CSDL BPMNDB) ........................................ 54

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Các bước trong trong thuật toán tìm các mô hình quy trình nghiệp vụ
tương đồng .............................................................................................................. 4
Hình 1.2 Kiến trúc tham khảo cho hệ thống truy vấn mô hình quy trình nghiệp vụ . 8
Hình 1.3 Thao tác cơ bản của FNet ........................................................................ 10
Hình 2.1 Lịch sử phát triển của BPMN (Nguồn: [3]) ............................................. 14
Hình 2.2 Quy trình nhập học ................................................................................. 24
Hình 2.3 Quy trình mượn sách tại thư viện ............................................................ 25
Hình 2.4 Quy trình thực hiện dạng tuần tự (AND) ................................................. 28
Hình 2.5 Quy trình thực hiện có rẽ nhánh dạng XOR ............................................ 28
Hình 2.6 Quy trình thực hiện có rẽ nhánh dạng OR .............................................. 29
Hình 2.7 Quy trình mẫu dùng để tính tỷ trong khoảng cách giữa các đỉnh ............. 29
Hình 2.8 Đồ thị biểu diễn quy trình A.................................................................... 31
Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn quy trình B ................................................................... 31
Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn quy trình C ................................................................. 31
Hình 2.11 Đồ thị D biểu diễn kết quả gom cụm đồ thị A với đồ thị B .................... 32
Hình 2.12 Đồ thị biểu diễn kết quả gom cụm đồ thị D với đồ thị C........................ 33
Hình 2.13 Ánh xạ nội dung quy trình BPMN thành dạng văn bản.......................... 34
Hình 2.14 Cấu trúc đồ thị A ................................................................................... 36

Hình 2.15 Kết quả mở rộng cấu trúc con ở bước 1 ................................................. 37
Hình 2.16 Kết quả mở rộng cấu trúc con ở bước 1 sau khi loại bỏ cấu trúc giống
nhau ...................................................................................................................... 37
Hình 2.17 Kết quả mở rộng cấu trúc (a) ................................................................. 37
Hình 2.18 Cấu trúc con phổ biến trong đồ thị A..................................................... 38
Hình 2.19 Hình quy trình mẫu vẽ từ phần mềm Yaoqiang BPMN Editor ............... 44
Hình 2.20 Cấu trúc node-tree của tập tin Book.xml ............................................... 47
Hình 3.1 Lược đồ chức năng hệ thống phần mềm .................................................. 49
Hình 3.2 Hình vẽ lược đồ quan hệ của CSDL BPMN ............................................ 51
Hình 4.1 Màn hình chính của ứng dụng (Nguồn: tác giả) ....................................... 59
Hình 4.2 Màn hình khởi động ứng dụng Yaoqiang BPMN Editor (Nguồn: tác giả) 60
Hình 4.3 Màn hình vẽ lược đồ BPMN trong Yaoqiang BPMN Editor (Nguồn: tác
giả) ........................................................................................................................ 60
Hình 4.4 Màn hình chức năng lưu thông tin XML về lược đồ vào CSDL .............. 61
Hình 4.5 Màn hình tìm kiếm quy trình nghiệp vụ .................................................. 61
Hình 4.6 Màn hình xem chi tiết lược đồ quy trình nghiệp vụ ................................. 62
Hình 4.7 Hình 3 quy trình kiểm tra đầu vào khi tham gia khoá học........................ 63
Hình 4.8 Màn hình chọn lưu tập tin về quy trình kiểm tra đầu vào khi đăng ký khoá
học ........................................................................................................................ 63
Hình 4.9 Màn hình chọn tập tin quy trình cần lưu xuống CSDL ............................ 64
Hình 4.10 Màn hình thông báo lưu xuống CSDL thành công ................................. 64
Hình 4.11 Màn hình kết quả tìm kiếm.................................................................... 64
vii


Hình 4.12 Màn hình hiển thị chi tiết của quy trình kết quả ..................................... 65
Hình 4.13 Màn hình thông báo đã kết xuất CSDL thành công ............................... 65
Hình 4.14 Chạy ứng dụng Subdue ......................................................................... 65
Hình 4.15 Màn hình hiển thị các tham số của câu lệnh Subdue .............................. 66
Hình 4.16 Kết quả trả về 3 quy trình con phổ biến ................................................. 66

Hình 4.17 Hiển thị kết quả mẫu quy trình con phổ biến ......................................... 67
Hình 4.18 Hình 2 quy trình mượn sách tại thư viện trường học.............................. 67
Hình 4.19 Chạy ứng dụng Subdue ......................................................................... 68
Hình 4.20 Màn hình hiển thị các tham số của câu lệnh Subdue .............................. 68

viii


Chương 1: Tổng quan

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Lý do thực hiện đề tài
-

Việc xây dựng bộ công cụ truy vấn các quy trình nghiệp vụ hiện có từ các tổ
chức là cần thiết, nó giúp cho các doanh nghiệp tìm ra những mô hình tương
tự hoặc có liên quan nhau. Việc này giúp tiết kiệm thời gian trong việc tạo
dựng một quy trình mới do không cần phải xuất phát từ vạch số không, lại ít
bị lỗi và có sự gắn kết với các mô hình đang tồn tại ở doanh nghiệp.

-

Việc truy vấn các quy trình nghiệp vụ hiện có còn giúp trong việc hợp nhất
các công ty, do các mô hình quy trình nghiệp vụ từ nhiều công ty có thể trùng
nhau hoặc có vài điểm chung. Chúng cần phải được kiểm tra và tích hợp để
tránh sự dư thừa hoặc xung đột giữa các quy trình khi các công ty được hợp
nhất.

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
-


Về mặt lý luận: giải pháp đóng góp vào hiện trạng nghiên cứu về việc quản lý
các quy trình nghiệp vụ nhờ vào các kỹ thuật lưu trữ, phân tích đồ thị hiện có.

-

Về mặt thực tiễn: xây dựng mô hình ứng dụng lưu trữ các quy trình nghiệp vụ
sẽ giúp trả lời các câu truy vấn liên quan tới các quy trình phục vụ cho việc
phân tích quy trình.

1.3. Đối tượng nghiên cứu
-

Nghiên cứu các quy trình nghiệp vụ trong doanh nghiệp.

- Nghiên cứu kỹ thuật để quản lý và truy vấn quy trình nghiệp vụ từ tập các mô
hình quy trình hoạt động trong doanh nghiệp được biểu diễn bằng ký hiệu
BPMN (Business Process Modeling and Notation).

1.4. Các phương pháp nghiên cứu
-

Phương pháp qui nạp: Trong giai đoạn đầu, thực hiện khảo sát các công trình
liên quan, đề xuất kiến trúc hệ thống, các giải thuật kèm theo nhằm xây dựng
hệ thống mẫu có các đặc tính như yêu cầu bài toán đặt ra.

1


Chương 1: Tổng quan


-

Phương pháp phỏng vấn: Xây dựng nội dung và tiến hành khảo sát, thu thập
các quy trình nghiệp vụ từ các phòng ban của trường học.

-

Phương pháp thực nghiệm: Xây dựng hệ thống quản lý mẫu có khả năng lưu
trữ các quy trình nghiệp vụ được biểu diễn bằng ký hiệu BPMN, có khả năng
hiển thị lại và trả lời các câu hỏi liên quan tới các quy trình đã lưu.

-

Phương pháp đánh giá và kiểm tra: Đánh giá kết quả thực nghiệm với nội dung
khảo sát ban đầu và đưa ra kết luận, hướng cải tiến cho phần mềm được tốt
hơn.

1.5. Nội dung và phạm vi nghiên cứu
1.5.1. Những nội dung nghiên cứu
-

Thu thập và mô hình hoá khoảng 100 quy trình nghiệp vụ trong doanh
nghiệp.

-

Lưu trữ các mô hình quy trình nghiệp vụ được biểu diễn bằng ký hiệu
BPMN vào máy tính.


-

Nghiên cứu các lý thuyết phân lớp và gom cụm, để giúp phân lớp và gom
cụm các quy trình theo từng phòng ban, theo người thực hiện, và tìm ra
những mẫu quy trình phổ biến.

-

Thực hiện nghiên cứu tình huống (Case Study): xây dựng hệ thống lưu trữ
và truy vấn các quy trình nghiệp vụ theo các ngữ cảnh định sẵn.

1.5.2. Phạm vi nghiên cứu
-

Hệ thống giới hạn việc truy vấn, chỉ trả lời câu hỏi thuộc 3 nhóm sau:
 Tìm các quy trình theo tên, chức năng của quy trình.
 Chỉ ra các đường đi khác nhau (nếu có) trong một quy trình cụ thể.
 Tìm mẫu phổ biến trong tập các quy trình đã thu thập.

1.6. Hiện trạng các kỹ thuật quản lý và truy vấn quy trình nghiệp vụ
1.6.1. Các thách thức
-

Để thực hiện quản lý và truy vấn các quy trình nghiệp vụ thì đòi hỏi phải
có một bộ sưu tập các quy trình. Việc thu thập các quy trình nghiệp vụ
2


Chương 1: Tổng quan


trong một tổ chức là một điều khó khăn, vì thường các tổ chức không
muốn công khai quy trình hoạt động của mình. Chính điều này là một
thách thức không nhỏ trong việc sưu tập các quy trình nghiệp vụ mẫu.
-

Những quy trình nghiệp vụ sau khi thu thập cần được mô hình hoá bằng
những ký hiệu dễ hiểu, giúp cho việc truyền thông được dễ dàng giữa
những người có liên quan. Do đó, cần lựa chọn và tìm hiểu các ký hiệu,
cách sử dụng một công cụ mô hình hoá phổ biến như BPMN, UML
Activity Diagrams, EPC… để biểu diễn các quy trình nghiệp vụ đã thu
thập được.

-

Lưu trữ, truy vấn các quy trình nghiệp vụ sau khi được mô hình hoá thì
chúng cần được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Do đó, thách thức đặt ra trong
trường hợp này là kỹ thuật để phân rã các ký hiệu biểu diễn quy trình
nghiệp vụ thành các dữ liệu lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Cần phải lựa chọn
một hệ quản trị cơ sở dữ liệu phù hợp, hỗ trợ tăng tốc cho việc truy vấn
quy trình.

1.6.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng liên quan
 Trong [12], tác giả chỉ ra các kỹ thuật tìm kiếm sự tương đồng giữa các
mô hình quy trình nghiệp vụ với mô hình quy trình cần truy vấn tính tới
thời điểm tác giả đang nghiên cứu là các kỹ thuật tiêu tốn nhiều thời gian
và yêu cầu tính toán phức tạp, do phải tiến hành so sánh sự tương đồng về
cấu trúc đồ thị của từng quy trình đang lưu trữ với quy trình cần tìm.
-

Tác giả đã cải tiến thuật toán tham lam dùng trong việc tìm các mô

hình tương tự với mô hình cần truy vấn, dựa trên tính toán, ước lượng
sự giống nhau giữa các nhãn (label) gán cho các tác vụ (task) của quy
trình:
1. Đề xuất kỹ thuật tiền xử lý, giúp giảm đi số lần lặp cần thực hiện
bởi thuật toán thông qua việc phân loại các quy trình đang lưu trữ
thành các nhóm: liên quan, không liên quan, có liên quan một cách
tiềm năng.

3


Chương 1: Tổng quan

2. Thực hiện thêm các thao tác tính toán trong thuật toán giúp làm giảm
đi sự phức tạp của mỗi lần lặp, vì chỉ thực hiện trên nhóm có liên
quan tiềm năng.
3. Đề xuất kỹ thuật dự đoán giúp giảm đi số lần lặp phải thực hiện để
dự đoán các lựa chọn đưa ra kết quả phù hợp.
-

Cụ thể các bước của thuật toán như sau:

Hình 1.1 Các bước trong trong thuật toán tìm các mô hình quy trình nghiệp vụ tương đồng

-

Nhận xét: Trong [12] tác giả thực hiện việc tìm kiếm sự tương tự
giữa các node trong các mô hình dựa vào việc so sánh sự giống nhau
về chuỗi trong các nhãn gán cho các tác vụ (task). Điều này là không
phù hợp và cho kết quả không chính xác khi so sánh 2 nhãn đồng nghĩa

(khi cần so sánh 2 quy trình từ 2 tổ chức khác nhau). Việc so sánh sự
tương đồng chủ yếu dựa vào thông tin về tên của các tác vụ trong quy
trình, mà không có căn cứ vào các yếu tố khác như người thực hiện tác
vụ hoặc các dữ liệu đính kèm với tác vụ.

 Trong [7] tác giả đưa ra 3 thước đo để đo sự giống nhau giữa các mô hình
quy trình nghiệp vụ được mô hình hoá bằng ký hiệu EPC (Event-driven
Process Chain/Chuỗi quy trình hướng sự kiện).
-

Thước đo về sự tương tự giữa các nhãn: dùng để đo lường sự giống
nhau giữa các mô hình dựa trên các từ trên nhãn của các thành phần
trong mô hình.

-

Thước đo về sự tương tự giữa các cấu trúc: dùng đo sự giống nhau
giữa các mô hình dựa vào nhãn của các thành phần trong mô hình và
mối quan hệ giữa các thành phần.

4


Chương 1: Tổng quan

-

Độ đo sự tương tự chức năng: dùng để đo lường sự giống nhau giữa
các mô hình quy trình nghiệp vụ căn cứ vào sự tương tự của giữa các
chức năng của các mô hình.


-

Nhận xét: Trong [7] tác giả tập trung vào việc đưa ra các thước đo
giúp cho việc tìm ra các mô hình quy trình nghiệp vụ tương tự nhau,
mà không tập trung vào việc nâng cao thuật toán tìm kiếm, nên thời
gian thực hiện việc so sánh để tìm ra những mô hình tương tự nhau là
rất mất thời gian (khoảng vài phút).

 Trong [8] mô tả mô hình quy trình nghiệp vụ theo định nghĩa của một đồ
thị.
-

Bài báo so sánh 4 thuật toán bao gồm thuật toán tham lam (Greedy
Algorithm), thuật toán toàn diện với sự cắt xén (Exhaustive Algorithm
with Pruning), thuật toán khám phá quy trình (Process Heuristic
Algorithm), thuật toán A* (A-star Algorithm) dùng để tính toán sự
giống nhau giữa các mô hình quy trình nghiệp vụ dựa trên sự trùng
khớp đồ thị và kết quả cho thấy rằng thuật toán tham lam cho kết quả
nhanh nhất.

-

Nhận xét: Trong [8] tác giả đã trình bày thuật toán tham lam (Greedy
algorithm) cho kết quả nhanh nhất trong 4 thuật toán mà tác giả dùng
nghiên cứu trong việc tìm ra các mô hình tương tự. Tuy nhiên, việc so
khớp giữa hai quy trình chỉ thực hiện trên các tác vụ (task) và mối quan
hệ về dòng điều khiển (control-flow relation) giữa các tác vụ, mà
không xét tới các nhân tố ghi chú khác như ngữ cảnh để giúp cho việc
so khớp được chính xác hơn.


 Trong [2] tác giả tìm hiểu về công cụ truy vấn kho mô hình quy trình
nghiệp vụ dựa trên đồ thị: BPMN-Q.
-

BPMN-Q được thiết kế để giúp các nhà thiết kế quy trình nghiệp vụ
truy vấn mô hình quy trình nghiệp vụ dựa trên đồ thị để tìm ra đồ thị
có cấu trúc tương tự. Nhưng nếu có nhiều quy trình thì việc so sánh
từng cặp đồ thị như vậy rất mất thời gian. Vì vậy tác giả đã áp dụng cơ
5


Chương 1: Tổng quan

chế lập chỉ mục (indexing) để giúp truy vấn nhanh hơn tác giả sử dụng
hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ làm nơi lưu trữ dữ liệu đồ thị để tận
dụng chức năng lập chỉ mục của nó. Tác giả đề xuất việc truy vấn cần
trải qua hai bước sau:
 Bước 1: Giai đoạn lọc (Filtering phase): Lọc ra các mô hình ứng
viên, gần giống với mô hình cần truy vấn, bằng cách truy vấn dữ
liệu lưu trữ theo dạng BPMN-Q trong cơ sở dữ liệu quan hệ đã
đánh chỉ mục.
 Bước 2: Giai đoạn kiểm tra (Verification phase): Bước này là tuỳ
chọn, chỉ thực hiện khi BPMN-Q query chứa bất kỳ Path, Negative
Path, Negative Sequence Flow
-

Nhận xét: Trong [2] tác giả đã giới thiệu một công cụ truy vấn mới
là BPMN-Q. Công cụ truy vấn này đã bổ sung thêm thông tin hỗ trợ
cho việc tìm kiếm sự tương đồng giữa hai mô hình quy trình nghiệp

vụ như thông tin về luồng điều khiển (control flow) và luồng dữ liệu
mà trong các nghiên cứu trước đó còn thiếu.

 Trong [9] tác giả đã giới thiệu một cách truy vấn kho lưu trữ mô hình quy
trình nghiệp vụ mới, đó là phân chia tự động câu truy vấn chính BPMNQ thành những câu truy vấn con (subquery). Cụ thể có hai nhóm câu truy
vấn con:
 Static subquery: mỗi câu truy vấn tĩnh biểu diễn một tập các node
truy vấn với các nhãn tĩnh được kết nối trực tiếp với các cạnh dòng
chảy có hướng (direct flow edge).
 Dynamic subquery: mỗi câu truy vấn động chứa ít nhất một thành
phần truy vấn động (là các node vô danh (anonymous node) hoặc
các cạnh đường đi (path edge))
-

Mỗi câu truy vấn con sẽ trả về phân đoạn mà nó truy vấn được trong
kho mô hình quy trình. Lắp ráp các phân đoạn này lại sẽ xây dựng một
6


Chương 1: Tổng quan

quy trình mới, giúp các nhà thiết kế quy trình nghiệp vụ tiết kiệm thời
gian và ít bị lỗi trong lúc thiết kế một quy trình mới.
-

Nhận xét: Trong [9] tác giả đã đưa ra một cách thức truy vấn mới
(chia nhỏ tự động câu truy vấn chính thành các câu truy vấn con), mỗi
câu truy vấn con có thể trả về phân đoạn trong quy trình thoả 1 tiêu chí
con cần tìm. Điều này đã giúp cho việc tái sử dụng kiến thức nghiệp
vụ được lưu trong các mô hình quy trình từ nhiều công ty được tốt hơn.


 Trong [5] tác giả đã trình bày tổng quan về việc truy vấn kho mô hình quy
trình nghiệp vụ.
-

Tác giả xem các mô hình quy trình nghiệp vụ như một loại dữ liệu đồ
thị với các ngữ cảnh chức năng và ngữ cảnh hoạt động. Dựa trên giả
định này, tác giả đã chia các câu truy vấn mô hình quy trình nghiệp vụ
thành 5 loại:
 Truy vấn chính xác dựa trên cấu trúc đồ thị
 Truy vấn tương tự dựa trên cấu trúc đồ thị
 Truy vấn chính xác dựa trên ngữ cảnh chức năng
 Truy vấn tương tự dựa trên ngữ cảnh chức năng
 Truy vấn dựa trên ngữ cảnh hoạt động

-

Quy trình tổng quan để thực hiện truy vấn các mô hình quy trình
nghiệp vụ như sau:
 Bước 1: Ghi lại các đặc điểm của các mô hình quy trình nghiệp
vụ (bao gồm các thông tin và các thống kê thu thập được từ
các mô hình. Thông qua các đặc điểm của mô hình, xác định
các vấn đề cần xem xét để truy vấn có hiệu quả.
 Bước 2: Biểu diễn kiến trúc tham chiếu của việc truy vấn quy
trình nghiệp vụ. Phân loại các câu truy vấn thành 5 loại như đã
nêu ở trên.

7



Chương 1: Tổng quan
Tầng giao diện người dùng
Giao diện

Trình soạn thảo truy vấn

Tầng xử lý truy vấn
Phân tích truy vấn

Mở rộng ngữ cảnh của nhãn (Label)

Trình tìm kiếm

Trình xử lý kết quả

Tầng lưu trữ
Thông tin về quy trình

Mô hình quy trình

Chỉ mục

Hình 1. 2 Kiến trúc tham khảo cho hệ thống truy vấn mô hình quy trình nghiệp vụ
Nguồn: [3]

Hệ thống truy vấn quy trình nghiệp vụ trong hình 1.1 gồm có 3
tầng như sau:
o Tầng giao diện người dùng chứa màn hình chức năng
giúp cho người dùng thực hiện câu lệnh truy vấn và
xem kết quả truy vấn.

o Tầng xử lý truy vấn: bộ phận phân tích truy vấn tiếp
nhận câu truy vấn từ trình soạn thảo truy vấn của tầng
giao diện gởi xuống và phân chia câu truy vấn có
nhiều điều kiện nhận được thành những câu truy vấn
với điều điện đơn (truy vấn con). Thông qua trình mở
rộng ngữ cảnh về nội dung của nhãn, trình tìm kiếm
sẽ tiến hành truy xuất vào các CSDL ở tầng lưu trữ để
tìm những quy trình thỏa điều kiện của từng câu truy
vấn con. Kết quả tìm được sẽ được trình xử lý kết quả
tổng hợp lại rồi trả về cho người dùng xem trên tầng
giao diện.

8


Chương 1: Tổng quan

o Tầng lưu trữ: chứa các CSDL lưu trữ nội dung các quy
trình nghiệp vụ, thông tin mô tả về quy trình và thông
tin về chỉ mục của các quy trình.
 Bước 3: Dựa vào đặc điểm của mô hình quy trình nghiệp vụ
và loại câu truy vấn cần thực hiện để lựa chọn cách truy vấn
phù hợp.
-

Nghiên cứu tập trung vào việc so sánh các cách truy vấn đang tồn tại:
 Truy vấn tương tự của đồ thị: Độ đo về sự tương tự giữa hai
đồ thị có thể được chia thành 2 loại: dựa trên chức năng, dựa
trên chi phí.
 Truy vấn dựa trên hành vi (behavior): Sử dụng kỹ thuật về sự

liên quan giữa các tác vụ liền kề (Task adjacent relation
(TAR)) để đo lường sự tương đồng giữa các mô hình quy trình
nghiệp vụ.
 Truy vấn dựa trên hoạt động: Sử dụng phương pháp lấy và gom
cụm quy trình nghiệp vụ (kết hợp phương pháp so khớp cấu
trúc và ngôn ngữ mô hình hoá).

-

Nhận xét: Trong [5] tác giả đã liệt kê và so sánh các phương pháp
truy vấn hiện có. Từ đó giúp cho người đọc có cái nhìn tổng quan về
các công cụ truy vấn mô hình quy trình nghiệp vụ, thấy được các vấn
đề đã giải quyết được thông qua các phương pháp, các công cụ hiện
có. Đồng thời, nghiên cứu cũng đề ra các vấn đề cần phải giải quyết
trong tương lai như:
 Làm thế nào để truy vấn các mô hình quy trình nghiệp vụ có
tích hợp với dữ liệu, nguồn tài nguyên và các thông tin ngữ
cảnh khác.
 Làm thế nào để truy vấn có hiệu quả các mô hình lồng nhau.

9


Chương 1: Tổng quan

 Làm thế nào để truy vấn có hiệu quả các mô hình quy trình
nghiệp vụ dựa trên các thông tin hoạt động.
 Làm thế nào để đo lường sự tương đồng giữa các mô hình trong
các tình huống khác nhau?
 Làm thế nào để so sánh một cách định lượng các phương pháp

truy vấn khác nhau.
 Trong [13] tác giả đã giới thiệu một kỹ thuật truy vấn hiệu quả dựa trên
khái niệm “feature net” (FNet) và việc đánh chỉ mục (indexing) giúp việc
truy vấn cho kết quả nhanh hơn gấp 2 lần kỹ thuật truy vấn xây dựng trên
nền các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS).
-

Nghiên cứu đã đưa ra các thuật toán giúp xây dựng đồ thị FNet cho
các quy trình nghiệp vụ của doanh nghiệp và quy trình muốn truy vấn,
giúp giải quyết bài toán truy vấn mô hình quy trình nghiệp vụ, tìm
kiếm sự trùng khớp giữa các mô hình quy trình nghiệp vụ.

-

FNet bao gồm một đồ thị có hướng, trong đó mỗi node được hiểu như
một đặc trưng (feature) và các cạnh (edge) liên kết với mỗi đặc trưng
là con trực tiếp của nó.

-

Thao tác cơ bản của FNet:
Hệ thống FNet

Truy vấn
Đồ thị
truy vấn

Phân thành
các chức
năng


QF1
QF2
.
.
.

So khớp
mỗi QF với
các PF

PF1 {G}
PF2{G1,G2}
.
.
.

Tạo chỉ mục
Xây dựng hệ
thống FNet

PF1
PF2
.
.
.

Phân thành
các chức
năng


Tập
các đồ
thị
{G1,G2
,...}

Hình 1. 3 Thao tác cơ bản của FNet
Nguồn: [9]

Hệ thống FNet sẽ tiến hành phân rã đồ thị quy trình thành các chức
năng gọi tắt PF, với mỗi đỉnh trên đồ thị (node) được xem là một chức
năng. Khi cần truy vấn một đồ thị trong hệ thống FNet, đồ thị cần truy
vấn đó sẽ được phân rã thành các chức năng gọi tắt là QF. Sau đó hệ

10


Chương 1: Tổng quan

thống FNet sẽ tiến hành so khớp từng QF một với các PF trong từng
đồ thị để tìm xem đồ thị nào trùng khớp với đồ thị cần tìm.
-

Nhận xét: Trong [13] tác giả đã đề xuất một kỹ thuật mới (FNet) giúp
cho việc truy vấn cho kết quả nhanh hơn các kỹ thuật truy vấn trên nền
của hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ. FNet cho phép truy vấn dựa trên
đường đi của các cạnh (path of edges) chứ không chỉ dựa vào nhãn gán
cho các tác vụ (task) của quy trình trong các nghiên cứu trước đó [2],
[7]. Tuy nhiên, nghiên cứu vẫn còn hạn chế ở các điểm:

 Tiêu chí dùng để truy vấn vẫn chưa có sự liên kết giữa các
nguồn tài nguyên phục vụ cho tác vụ (task) với các task tương
ứng.
 Chỉ mới đề xuất kỹ thuật so khớp nhãn của task trong quy trình
theo khía cạnh từ đồng nghĩa, mà chưa tích hợp vào kỹ thuật
FNet trong nghiên cứu.

1.7. Tóm tắt kết quả đạt được
-

Lý thuyết
 Kiến thức về các ký hiệu quản lý quy trình nghiệp vụ BPMN và các
kỹ thuật gom cụm.

-

Sản phẩm
 CSDL lưu trữ thông tin về quy trình nghiệp vụ
 Chương trình dùng để quản lý và truy vấn, giúp tìm ra mẫu quy trình
con phổ biến trong tập các quy trình nghiệp vụ đang lưu trữ.

1.8. Nội dung đề tài
Với mục tiêu đề tài đặt ra, bố cục luận văn sẽ gồm các nội dung sau:
-

Chương 1: Tổng quan

-

Chương 2: Cơ sở lý thuyết


-

Chương 3: Phân tích, thiết kế hệ quản lý và truy vấn quy trình nghiệp vụ

-

Chương 4: Cài đặt và thực nghiệm

-

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
11


Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan đến gom cụm quy trình nghiệp vụ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN GOM CỤM QUY
TRÌNH NGHIỆP VỤ
2.1. Quy trình nghiệp vụ
-

Quy trình nghiệp vụ (Business process – BP) là một tập hợp các tác vụ có liên
quan với nhau dẫn tới một mục đích cụ thể ([5], trang 2).

-

Có nhiều ký hiệu mô hình hoá dùng để biểu diễn quy trình nghiệp vụ như
Event-driven Process Chain (EPC), UML Activity Diagrams, Business
Process Modeling Notation (BPMN)… ([5], trang 2). Mô hình về quy trình

nghiệp vụ được tạo bởi nhà phân tích nghiệp vụ (business analyst) để:
 Nắm bắt các yêu cầu của doanh nghiệp.
 Diễn tả tốt hơn quy trình doanh nghiệp.
 Thuận tiện trong việc truyền thông giữa nhà phân tích nghiệp vụ với
chuyên gia công nghệ thông tin.
 Nhận diện các điểm cần cải thiện.
 Làm nền tảng cho việc thực thi quy trình nghiệp vụ.

2.2. Quản lý quy trình nghiệp vụ
-

Quản lý quy trình nghiệp vụ là tập hợp các kỹ thuật có khả năng chuyển các
mô hình quy trình nghiệp vụ thành các hoạt động được hỗ trợ bởi máy tính,
giúp loại bỏ việc quản lý thủ tục và các tác vụ điều khiển khỏi tổ chức ([1,
trang 5]).

-

Quản lý quy trình nghiệp vụ giúp cho doanh nghiệp sử dụng các kỹ thuật công
nghệ hỗ trợ tốt hơn, giúp doanh nghiệp phản ứng nhanh hơn với những thay
đổi, thách thức trong môi trường nghiệp vụ.

-

Quản lý quy trình nghiệp vụ giúp doanh nghiệp đưa ra các quyết định nhanh
hơn: bởi nó hỗ trợ khả năng tự động hoá trong việc đưa ra quyết định.

-

Quản lý quy trình nghiệp vụ giúp doanh nghiệp đưa ra quyết định tốt hơn: do

người quản lý nắm được thông tin đầy đủ, mọi quyết định đều được điều chỉnh
theo mục tiêu của doanh nghiệp, và các quyết định là nhất quán.

12


Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan đến gom cụm quy trình nghiệp vụ

-

Quản lý quy trình nghiệp vụ giúp đưa ra các quyết định có lợi nhuận cao: các
quyết định được đưa ra dưới sự trợ giúp của BPM giúp tối đa hoá lợi nhuận
bằng cách tối thiểu chi phí thời gian, tối đa việc sử dụng nguồn tài nguyên,
giảm đi sự lãng phí.

2.3. Truy vấn quy trình nghiệp vụ
-

Các kỹ thuật quản lý quy trình nghiệp vụ (Business process management –
BPM) ngày càng trở nên phổ biến, dẫn tới ngày càng có nhiều mô hình về quy
trình nghiệp vụ (Business process model) được tạo.

-

Để quản lý quy trình nghiệp vụ được tốt, thì việc truy vấn hiệu quả số lượng
lớn các quy trình nghiệp vụ hiện có là điều quan trọng.

-

Truy vấn hiệu quả các quy trình nghiệp vụ giúp:

 Tìm ra những mô hình tương tự hoặc có liên quan nhau. Việc này
giúp tiết kiệm thời gian tạo dựng một quy trình mới do không cần
phải xuất phát từ vạch số không, lại ít bị lỗi và có sự gắn kết với các
mô hình đang tồn tại ở doanh nghiệp.
 Trong việc hợp nhất các công ty, các mô hình quy trình nghiệp vụ
từ nhiều công ty cần phải được kiểm tra và tích hợp.

2.4. Ký hiệu quản lý quy trình nghiệp vụ (BPMN - Business Process
Modeling and Notation) ([3])
2.4.1. Định nghĩa
-

Business Process Modeling and Notation (BPMN) là tập hợp các ký hiệu dùng
để mô hình hoá quy trình nghiệp vụ. BPMN hiện được quản lý bởi OMG.

-

Mục tiêu chính của BPMN là:
 Cung cấp các ký hiệu dễ hiểu cho người dùng như các nhà phân tích
kinh doanh, nhân viên kỹ thuật, doanh nghiệp trong việc phân tích,
giám sát và quản lý quy trình.
 BPMN giúp tạo cầu nối giữa việc thiết kế và thực thi các quy trình
nghiệp vụ.

13


Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan đến gom cụm quy trình nghiệp vụ

 BPMN cung cấp một cách đơn giản trong việc truyền thông thông

tin của quy trình tới các người dùng doanh nghiệp, các nhà thực thi
quy trình, các khách hàng và các nhà cung cấp.

2.4.2. Lịch sử phát triển của BPMN
-

BPMN ban đầu được phát triển bởi Business Process Management Initiative
(BPMI) vào tháng 5/2004. BPMI là một tổ chức phi lợi nhuận, sáng lập và
phát triển chuẩn chung về việc thiết kế, triển khai, thực thi, bảo trì và tối ưu
hoá việc quản lý các quy trình nghiệp vụ. Từ phiên bản 1.1 trở đi, BPMN
được OMG tiếp quản sau khi hai công ty BPMI và OMG hợp nhất từ năm
2005. OMG là một tập đoàn phi lợi nhuận chuyên về các chuẩn kỹ thuật được
thành lập vào năm 1989. Sau đây là các phiên bản của BPMN:

Phiên bản 2.0.2
(Ra đời vào tháng
12/2013)
Phiên bản 2.0 (Ra đời
vào tháng 01/2011)
Phiên bản 1.2 (Ra đời
vào tháng 01/2009)
Phiên bản 1.1 (Ra đời
vào tháng 01/2008)

Phiên bản 1.0 (Ra đời
vào tháng 05/2004)

Hình 2. 1 Lịch sử phát triển của BPMN (Nguồn: [3])

Phiên bản sau ra đời bổ sung nhiều ký hiệu cho phiên bản trước, vá lỗi liên quan tới

chuẩn hóa các lược đồ BPMN khi tái sử dụng chúng giữa các công cụ mô hình hoá
của các nhà cung cấp khác nhau.

14


Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan đến gom cụm quy trình nghiệp vụ

2.4.3. Các thành phần trong BPMN
-

Các thành phần của BPMN được chia cơ bản thành 5 loại. Chi tiết về các
thành phần trong các loại này được diễn giải ở mục 2.4.3.1 và 2.4.3.2
 Các đối tượng trên dòng chảy thực hiện quy trình (Flow Objects):
là các thành phần đồ họa chính định nghĩa hoạt động của một quy
trình nghiệp vụ. Có 3 thành phần thuộc loại này:
o Loại sự kiện (Event)
o Loại hoạt động (Activity)
o Loại cổng kết nối (Gateway)
 Đối tượng liên quan tới dữ liệu (Data): chứa thông tin dữ liệu, bao
gồm 4 thành phần:
o Đối tượng dữ liệu (Data Objects)
o Dữ liệu đầu vào (Data Inputs)
o Dữ liệu đầu ra (Data Outputs)
o Kho lưu trữ dữ liệu (Data Stores)
 Các đối tượng kết nối (Connecting Objects): dùng để kết nối các đối
tượng trên dòng chảy thực thi (Flow Object) với nhau hoặc với
thông tin khác, bao gồm 4 thành phần:
o Trình tự của luồng thực hiện (Sequence Flows)
o Luồng thông điệp (Message Flows)

o Sự kết hợp giữa các đối tượng (Associations)
o Sự kết hợp với dữ liệu (Data Associations)
 Phân làn (Swimlanes): dùng để nhóm các thành phần mô hình hoá
chính lại với nhau, bao gồm 2 thành phần:
o Phân vùng (Pool)
o Phân làn (Lane)
 Tài liệu liên quan (Artifact): dùng để cung cấp thêm thông tin về
quy trình. Ví dụ: ghi chú thêm thông tin về thành phần trong quy
trình (Text Annotation).

15


Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan đến gom cụm quy trình nghiệp vụ

2.4.3.1. Các thành phần BPMN cơ bản
Bảng 2. 1 Các thành phần BPMN cơ bản

Tên thành

Mô tả

phần

Ký hiệu

Sự kiện

 Sự kiện xảy ra trong quá


(Event)

trình thực hiện quy trình và
tác động đến luồng thực thi
của tiến trình.
 Sự kiện được mô tả bởi một
hình tròn, trống ở giữa, cho
phép thêm vào các kí hiệu
mô tả các loại biến cố khác
nhau.

Hoạt động
(Activity)

 Dùng

để

mô

tả

công

việc/hoạt động trong quy
trình nghiệp vụ. Hoạt động
có thể là 1 trong 2 loại sau:
o Loại hoạt động không thể
chia nhỏ hơn được nữa
(Atomic activity (task)).

o Loại hoạt động có thể
chia nhỏ thành các hoạt
động nhỏ hơn hay các
hoạt động thành phần
(Non-automic: quy trình
con (sub-process)).

Cổng
(Gateway)

 Cổng

(Gateway)

là

đối

tượng điều khiển dùng để
trộn hoặc phân chia các
16


Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan đến gom cụm quy trình nghiệp vụ

luồng thực thi. Vì vậy nó sẽ
quyết định việc rẽ nhánh,
trộn,.. các luồng tiến trình
với nhau tùy thuộc vào loại
hành vi được chỉ định bên

trong.
Trình tự luồng  Cho thấy thứ tự mà các
thực

hiện

Activity sẽ thực hiện trong 1

(Sequence

quy trình và trong một

Flow)

Choreography

Luồng thông  Cho thấy dòng chảy của các
điệp (Message

Message giữa 2 Participants

Flow)

(ví dụ: message trao đổi giữa
2 Pool)

Sự kết hợp

 Được dùng để liên kết thông


giữa các đối

tin và các Artifact với các

tượng

thành phần BPMN. Dấu mũi

(Association)

tên cho biết hướng của dòng
chảy khi kết hợp
 Dùng để biểu diễn một đối

tượng tham dự (Participant).

Tên

Vùng (Pool)

Hoạt động như một trình
chứa

các

hoạt

động

(Activity), dùng để phân biệt

hoạt động trong các vùng
(Pool) với nhau.

Tên

phân loại các hoạt động

Tên

 Được dùng để tổ chức và
Tên

Làn (Lane)

17