An integrative process mining approach to mine discrete event simulation model from event data

• Main Author: Wang, Yan
• Other Authors: Bordeaux
• Language: en
• Published: 2018
• Subjects: Inférence de système; Découverte de processus; DEVS flous; Modélisation et simulation; Validation de modèle; System inference; Process mining; Fuzzy-DEVS; Modeling and simulation; Model validation
• Online Access: http://www.theses.fr/2018BORD0183/document

L'inférence d’un système, par la reconstruction de la structure à partir de l’analyse de son comportement, est reconnue comme un problème critique. Dans la théorie des systèmes, la structure et le comportement se situent aux extrémités de la hiérarchie qui définit la connaissance du système. L'inférence d’un système peut être également considérée comme l’escalade de la hiérarchie depuis la connaissance de bas niveau vers la connaissance de plus haut niveau. Ceci n'est possible que sous des conditions maitrisées et justifiées. Dans cette thèse, une nouvelle méthode d'inférence de système est proposée. La méthode proposée étend la technique Process Mining pour extraire des connaissances depuis les données des événements du système. Les aspects de modularité, de fréquence et de synchronisation peuvent être extraits des données. Ils sont intégrés ensemble pour construire un modèle Fuzzy-Discrete Event System Specification (Fuzzy-DEVS). La méthode proposée, également appelée méthode D2FD (Data to Fuzzy-DEVS), comprend trois étapes: (1) l’extraction depuis des journaux d’évènements (registres) obtenus à partir des données générées par le système en utilisant une approche conceptuelle; (2) la découverte d'un système de transition, en utilisant des techniques de découverte de processus; (3) l'intégration de méthodes Fuzzy pour générer automatiquement un modèle Fuzzy-DEVS à partir du système de transition. La dernière étape est de l’implémenter cette contribution en tant que plugin dans l'environnement Process Mining Framework (ProM). Afin de valider les modèles construits, une approximation de modèle basée sur le morphisme et une méthode prédictive intégrée à Granger Causality sont proposées. Deux études de cas sont présentées dans lesquelles le modèle Fuzzy-DEVS est déduit à partir de données réelles, où l'outil SimStudio est utilisé pour sa simulation. Les modèles ainsi construits et les résultats de simulation sont validés par comparaison à d'autres modèles. === System inference, i.e., the building of system structure from system behavior, is widely recognized as a critical challenging issue. In System Theory, structure and behavior are at the extreme sides of the hierarchy that defines knowledge about the system. System inference is known as climbing the hierarchy from less to more knowledge. In addition, it is possible only under justifying conditions. In this thesis, a new system inference method is proposed. The proposed method extends the process mining technique to extract knowledge from event data and to represent complex systems. The modularity, frequency and timing aspects can be extracted from the data. They are integrated together to construct the Fuzzy Discrete Event System Specification (Fuzzy-DEVS) model. The proposed method is also called D2FD (Data to Fuzzy-DEVS) method, and consists of three stages: (1) extraction of event logs from event data by using the conceptual structure; (2) discovery of a transition system, using process discovery techniques; (3) integration of fuzzy methods to automatically generate a Fuzzy-DEVS model from the transition system. The last stage is implemented as a plugin in the Process Mining Framework (ProM) environment. In order to validate constructed models, morphism-based model approximation and predictive method integrated with Granger Causality are proposed. Two case studies are presented in which Fuzzy-DEVS model is inferred from real life data, and the SimStudio tool is used for its simulation. The constructed models and simulation results are validated by comparing to other models.