Minería de procesos

Fundamentos y metodología de aplicación

Hugo Santiago Aguirre Mayorga

• Editorial: Pontificia Universidad Javeriana
• Año: 2016
• ISBN:
  9789587810233
• Categoría: Computer Science
• Categoría: Data Mining

Este libro es una propuesta metodológica, sistemática y generalizada en la cual se especifican los pasos que se deben seguir para la aplicación de la minería de procesos, desde la planeación de un proyecto hasta la implantación de sus alternativas de mejora.

PARTE 1
Fundamentos de
la minería de procesos

Capítulo 1.
Introducción

Los sistemas de información se han convertido en la columna vertebral de las organizaciones y sin ellos las compañías no podrían vender los productos o servicios, comprar los insumos, pagar a sus proveedores o presentar sus declaraciones de impuestos. Algunos estudios [1]-[3] coinciden en que las principales razones que motivaron a las organizaciones a la adopción de estos aplicativos son: la necesidad de estandarizar los procesos, mejorar la oportunidad de la información para la toma de decisiones, integrar las áreas de la organización y aumentar la productividad.

Los resultados de la implantación de los sistemas de información y de automatización han sido diversos, dado que algunas empresas consiguieron los objetivos esperados. Pese a esto, estudios como el de Rolland y Pakrash [4] revelan que en muchos casos estos sistemas no se aprovechan en su máximo potencial y se han limitado al registro de la parte transaccional de los procesos, por lo que esta información no ha servido para el mejoramiento de los procesos y como apoyo a la toma de decisiones.

Uno de los valores agregados de estos sistemas de información está relacionado con el aprovechamiento de toda la información histórica que se registra sobre la ejecución real de los procesos de negocio, donde se encuentran las actividades, sus ejecutores, los tiempos de inicio y finalización de cada paso y los datos asociados con cada caso. Esta información se extrae de los registros de eventos (event logs) del sistema y puede emplearse para analizarla con técnicas de minería de datos con el objetivo de generar conocimiento, para que las organizaciones puedan entender, descubrir, monitorear y mejorar sus procesos. Lo anterior se denomina minería de procesos (process mining) [5].

La minería de procesos está compuesta por herramientas y técnicas basadas en la minería de datos para analizar procesos de negocio cuyo registro de eventos de ejecución real se encuentran disponibles en sistemas de información denominados Process Aware Information Systems (PAIS), como son los sistemas Enterprise Resource Planning (ERP), Customer Relationship Management (CRM), Workflow, Business Process Management Systems (BPMS) o sistemas legados [6]. Por ejemplo, el sistema SAP ERP, aplicado en un proceso de compras, registra las actividades del proceso (solicitud, aprobación, envío orden de compra, etc.), cuando inicia y termina cada actividad, y la persona que ejecutó la actividad. De esta forma, se puede reconstruir la secuencia de los procesos basada en su ejecución real.

Las preguntas que se pueden responder de la minería de procesos son:

• ¿Cómo se ejecutan en la realidad los procesos?
• ¿Dónde están los cuellos de botella?
• ¿Se producen desviaciones con respecto a los procedimientos y reglas de negocio?
• ¿Cuáles son los tiempos de ejecución real de cada actividad, o cuáles son los tiempos de espera?
• ¿Cuál es la actividad o recurso de mayor duración?
• ¿Existen diferencias de productividad en el personal que ejecuta el proceso?

Parte de los beneficios de la minería de procesos es que se analiza basándose en datos reales y no en la percepción de las personas, que puede llegar a ser subjetiva. Estas técnicas, algoritmos y aplicaciones especializadas de software se empezaron a desarrollar en la academia a principios de la década pasada y, paulatinamente, se han transferido a las empresas mediante casos de estudio y proyectos de minería de procesos que han permitido a las organizaciones diagnosticar, analizar y mejorar los procesos, basándose en el análisis de los datos de ejecución real de los procesos.

Actualmente, se podría considerar que las técnicas y herramientas de la minería de procesos han madurado; sin embargo, en su desarrollo se han presentado retos como:

• Aspectos relacionados con los datos, como son ruido, concurrencia, procesos respaldados por múltiples aplicaciones y sistemas que no registran de forma secuencial los eventos del proceso [7].
• La mayoría de las aplicaciones se realizan sobre sistemas que poseen un motor de workflow, cuya serie de características facilitan la extracción de datos para aplicar minería de procesos [5]; pero existen pocos casos de estudio en otros sistemas como son los sistemas ERP o sistemas legados.
• No existe una propuesta metodológica sistemática y generalizada en la cual se especifiquen los pasos que se deben seguir para la aplicación de minería de procesos, desde la planeación del proyecto hasta la implantación de las alternativas de mejora.

La investigación descrita en este libro contribuye con este último reto, para lo cual se siguió un método de diseño de ingeniería que permitió desarrollar una metodología que facilita a las organizaciones la aplicación de la minería de procesos con el objetivo de descubrir, analizar y mejorar sus procesos de negocio.

1.1. Problema de investigación

En el 2010, el autor encontró la necesidad de aplicar técnicas de minería de procesos en un proyecto de mejoramiento en una organización que respalda sus procesos en un sistema ERP. Al iniciar el proyecto se evidenció que era preciso contar con una aproximación metodológica para su desarrollo. A partir de esto se realizó una extensa revisión del estado del arte y se encontró que la mayor parte de publicaciones de aplicación de la minería de procesos se centran en el diagnóstico y análisis, pero no se especifica cómo se debe plantear el proyecto, la relación entre las preguntas que se van a responder y la extracción de los datos; tampoco llegan hasta el rediseño de procesos e implantación de los cambios, lo que cierra el ciclo de un proyecto de mejoramiento de procesos.

Esto se debe en parte a la etapa de desarrollo en que se encuentra la minería de procesos, dado que en la última década los esfuerzos de los investigadores han estado encaminados a desarrollar y probar algoritmos para superar las limitaciones y problemas técnicos encontrados en la minería de procesos, por lo que algunos autores [5], [8], [9] han hecho hincapié en la necesidad de tener más estudios prácticos para probar los beneficios de estas herramientas en casos reales.

En la literatura sobre el tema se encontraron seis aproximaciones metodológicas para la aplicación de minería de procesos, que se analizan en detalle y se comparan en el capítulo 3. Maruster y Van Beest [10] proponen una metodología en la cual se combina la simulación y la minería de procesos y se explican los pasos que se deben seguir a partir de tres casos de estudio. Si bien esta metodología es un avance, se centra en el análisis de los procesos (as-is) y en la combinación con técnicas de simulación para el rediseño (to-be). En esta no se especifican los pasos para iniciar un proyecto de rediseño basado en minería de procesos, como son establecimiento de los objetivos, alcance de los procesos, análisis de entradas y salidas, entre otros; tampoco se especifican los pasos para la extracción y limpieza de los registros de eventos.

Rebuge y Ferreira [11] plantean una aproximación metodológica para el análisis de procesos en procesos del sector de la salud. Esta es específica para el caso analizado y está centrada en la aplicación de técnicas de clúster para el análisis de procesos del servicio de urgencias de un hospital, por lo que la propuesta metodológica difícilmente se puede extrapolar para otros casos donde se requieran aplicar otras técnicas de análisis. En esta aproximación tampoco se especifican los pasos para el rediseño de los procesos basados en el análisis. Bozkaya, Gabriels y van der Werf [8] proponen un método para el diagnóstico de procesos con minería de procesos y lo aplican para un caso de estudio, pero se centran únicamente en el análisis y diagnóstico de los procesos.

Por otro lado, Van der Aalst, quien es el autor con mayor número de publicaciones en el área, propone en su libro Process Mining: Discovery, Conformance and Enhancement of Business Process [12] un ciclo de vida de un proyecto con unas fases generales para la aplicación de minería de procesos, lo que constituye un punto de partida para este trabajo. Sin embargo, estas fases son generales y no llegan a definir, por ejemplo, el procedimiento para extraer los datos dependiendo del sistema de información. Tampoco define los pasos específicos que se deben seguir para ejecutar un proyecto de minería de procesos.

El desarrollo más cercano a una metodología de minería de procesos lo propone Van der Heijden [13] en su tesis de maestría que se publicó en el 2012. Heijden propone fases y pasos para un proyecto de minería de procesos, y a pesar de que tiene un mayor detalle respecto a lo propuesto por Van der Aalst, no llega a profundizar en aspectos clave como son la planeación del proyecto y la preparación y extracción de los datos de los diferentes sistemas de información.

Recientemente, Weerdt et al. [9] propusieron un marco para la aplicación de la minería de procesos mediante un caso de estudio en una empresa del sector financiero. Esta metodología se centra en la preparación y exploración de los datos, pero no propone una fase inicial para definir el alcance del proceso o para plantear los objetivos de la minería de procesos. Tampoco hace hincapié en los métodos para la extracción de los datos. Un aspecto que s...