[论文解读] Six Levels of Autonomous Process Execution Management (APEM)

Wil M. P. van der Aalst|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2022

Digital Transformation in Industry被引用 4

一句话总结

本文提出了一套六级的自主流程执行管理（APEM）框架，其模型源自SAE自动驾驶汽车的分级体系，旨在引导流程管理系统从人工驱动逐步演进至完全自主运行。该框架映射了从基础监控（Level 0）到完全自主决策（Level 5）的自动化程度递增，强调混合智能与数据驱动的流程挖掘作为核心使能技术。

ABSTRACT

Terms such as the Digital Twin of an Organization (DTO) and Hyperautomation (HA) illustrate the desire to autonomously manage and orchestrate processes, just like we aim for autonomously driving cars. Autonomous driving and Autonomous Process Execution Management (APEM) have in common that the goals are pretty straightforward and that each year progress is made, but fully autonomous driving and fully autonomous process execution are more a dream than a reality. For cars, the Society of Automotive Engineers (SAE) identified six levels (0-5), ranging from no driving automation (SAE, Level 0) to full driving automation (SAE, Level 5). This short article defines six levels of Autonomous Process Execution Management (APEM). The goal is to show that the transition from one level to the next will be gradual, just like for self-driving cars.

研究动机与目标

• 建立一个标准化、可扩展的框架，用于衡量和推进流程执行管理中的自主性。
• 通过明确定义自主性的可操作层级，解决诸如组织数字孪生（DTO）和超自动化（HA）等术语中存在的模糊性与过度炒作问题。
• 指导组织从传统BPM系统向数据驱动、自主的流程执行系统转型。
• 强调流程挖掘、人工智能与混合智能在实现向完全自主逐步演进中的关键作用。
• 为在真实业务环境中逐步、现实地采纳自主流程管理提供路线图。

提出的方法

• 将SAE自动驾驶的六级分级体系适配至自主流程执行管理（APEM），定义相应的分级标准。
• 将每个APEM层级映射到具体能力：从基础仪表板（Level 0）到完全自主响应（Level 5）。
• 使用流程挖掘技术——如流程发现、符合性检查与预测分析——从事件日志中提取洞察。
• 整合机器学习与人工智能，实现流程执行中异常的自动检测、诊断与行动建议。
• 强调混合智能，即在低层级中人类监督仍至关重要，并随着系统自主性的提升而逐步减少。
• 将PEMS（流程执行管理系统）定位为现有系统之上的数据驱动层，支持实时监控与自主响应。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何定义一个类比SAE自动驾驶等级的标准化、可扩展的自主流程执行管理框架？
• RQ2 为确保向完全自主的渐进、可靠过渡，每个APEM层级所需的关键能力与技术使能因素是什么？
• RQ3 流程挖掘、人工智能与机器学习在实现流程执行更高自主性方面发挥何种作用？
• RQ4 混合智能（即人类与机器能力的平衡）如何在不同成熟度层级上支持APEM的实施？
• RQ5 在现实流程执行中，哪些实际限制与约束（如环境、监管、运营因素）会阻碍完全自主？

主要发现

• APEM Level 0 代表传统BPM系统，除仪表板与静态工作流外无任何自动化，完全依赖人工协调。
• APEM Level 1 通过流程挖掘实现对绩效与合规问题的自动检测与量化，但仍需人工解读与干预。
• APEM Level 2 引入基于检测问题的行动建议，但最终执行决策仍由人工做出。
• APEM Level 3 可对已知问题实现自动响应，但需人工监督，并在复杂或意外场景中保持随时接管的能力。
• APEM Level 4 在既定条件下实现完全自主运行，人类监控极少，仅在极端情况下请求人工介入。
• APEM Level 5 实现完全自主，包括对偏离或意外行为的处理无需人工输入，代表自主流程执行的最终目标。