[논문 리뷰] Visualizing Multiple Process Attributes in one 3D Process Representation

Manuel Gall, Stefanie Rinderle‐Ma|arXiv (Cornell University)|2019. 03. 01.

Business Process Modeling and Analysis참고 문헌 14인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 시간, 데이터, 자원, 역할 등의 다양한 비즈니스 프로세스 속성을 공간 맵핑(예: 속성에 대한 z축, 수영장 라인은 깊이)을 사용하여 단일 3D 표현으로 통합하는 3DViz라는 3D 프로세스 시각화 프레임워크를 제안한다. 실시간 VR 데모와 42명의 참가자를 대상으로 한 설문 조사로 평가한 결과, 3D 시각화는 네비게이션과 방향 감각 향상에 유저 선호도가 높았으며, 1,024개의 노드와 512개의 제어 흐름 요소를 2초 이내로 렌더링하여 선형적인 성능 스케일링을 보였다.

ABSTRACT

Business process models are usually visualized using 2D representations. However, multiple attributes contained in the models such as time, data, and resources can quickly lead to cluttered and complex representations. To address these challenges, this paper proposes techniques utilizing the 3D space (e.g., visualizing swim lanes as third dimension). All techniques are implemented in a 3D process viewer. On top of showing the feasibility of the proposed techniques, the 3D process viewer served as live demonstration after which 42 participants completed a survey. The survey results support that 3D representations are well-suited to convey information on multiple attributes in business process models.

연구 동기 및 목표

• 시간, 데이터, 자원 등의 다양한 속성을 시각화할 때 기존 2D 비즈니스 프로세스 모델이 혼잡해지는 문제를 해결하기 위해.
• 기존 2D 뷰의 복잡성과 정보 과부하 문제를 해결하기 위해 3D 공간을 활용해 여러 속성을 하나의 통합된 표현으로 통합하기 위해.
• 특히 헤드 마운트 디스플레이(HMD)를 활용한 몰입형 3D 환경을 통해 복잡한 프로세스 모델에서 사용자 방향 감각과 네비게이션 능력을 향상시키기 위해.
• 대규모 프로세스 모델을 효율적으로 렌더링할 수 있는 확장성 있고 성능이 우수한 3D 시각화 프레임워크를 개발하기 위해.
• 비즈니스 프로세스 분석 및 의사결정 지원을 위한 3D 프로세스 시각화의 실현 가능성과 사용자 수용도를 입증하기 위해.

제안 방법

• 고성능 확장성을 확보한 복잡한 프로세스 모델을 렌더링할 수 있는 3D 뷰어(3DViz) 프로토타입을 구축하기 위해 3D 엔진(Unity)을 활용한다.
• 공간 맵핑 기법 적용: 다양한 프로세스 속성(예: 데이터, 역할)을 z축 위치, 스케일링, 색상 등의 시각적 차원에 맵핑하여 속성 값을 인코딩한다.
• 수영장 라인을 깊이(z축)로 표현하여 역할 또는 조직 단위 간의 분리를 제3의 차원으로 제공함으로써 2D 혼잡도를 감소시킨다.
• 헤드 마운트 디스플레이(HMD)를 사용한 상호작용 네비게이션을 구현하여 몰입감과 공간 인식 능력을 향상시킨다.
• 스케일링 및 성능 테스트를 위해 제어된 파rameter(노드 수, 제어 흐름 요소 수, 속성 수)를 가진 합성 프로세스 모델을 생성한다.
• 실시간 VR 데모와 42명의 참가자 대상 설문 조사를 통해 사용성, 방향 감각, 3D 표현 선호도를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RQ1: 공간적 및 시각적 맵핑을 통해 다양한 프로세스 속성을 하나의 3D 표현에 통합하는 방법은 무엇인가?
• RQ2 RQ2: 다양한 데이터 유형과 자원은 다중 시점 3D 프로세스 모델에서 어떻게 명확하게 시각적으로 구분하고 통합할 수 있는가?
• RQ3 RQ3: 2D에서 3D 프로세스 모델링으로 전환할 때 발생하는 기술적 및 설계 과제는 무엇이며, 이를 어떻게 해결할 수 있는가?
• RQ4 RQ4: 복잡한 프로세스 모델에 대해 3D 가상 환경에서 네비게이션과 방향 감각을 어떻게 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• 설문 조사 결과, 참가자 42명 중 40명(97.6%)이 3D 시각화가 3D 프로세스 표현 내 방향 감각 향상에 효과적인 솔루션이라고 평가했다.
• 참가자들은 3D 표현이 시간, 자원, 데이터 등 다양한 프로세스 속성의 정보를 잘 전달하는 데 적합하다고 보고하여, 프레임워크의 핵심 기여를 뒷받침했다.
• 3DViz 프레임워크는 1,024개의 노드와 512개의 제어 흐름 요소를 2초 이내로 성공적으로 렌더링하여 높은 성능 확장성을 입증했다.
• 성능 측정 결과, 모델 크기가 증가함에 따라 렌더링 시간이 선형적으로 증가했으며, 변동 계수는 2개 노드일 때 15%에서 1,024개 노드일 때 3.5%로 감소하여 안정적이고 예측 가능한 성능을 보였다.
• 프로세스 모델 주변의 3D 시각화가 사용자 네비게이션과 공간 이해도에 크게 기여했으며, 사용자 피드백으로 확인되었다.
• 프레임워크는 위치, 스케일, 색상 등 서로 다른 시각적 맵핑을 사용해 최대 5개의 다양한 속성을 통합할 수 있어 단일 뷰에서 다중 속성 분석을 가능하게 한다.