Um estudo exploratório em Ontologias e Modelagem de Processos de Negócio

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1 Um estudo exploratório em Ontologias e Modelagem de Processos de Negócio Valdemar T. F. Confort 1, Marcela Raminho 1, Flávia Maria Santoro 1 1 Programa de Pós-Graduação em Informática Departamento de Informática Aplicada Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO) Rio de Janeiro - RJ Brasil valdemar.confort@uniriotec.br, marcelaraminho@gmail.com, flavia.santoro@uniriotec.br Abstract. This paper aims to present the results of an exploratory study with modelling business process and Ontology performed with undergraduate and postgraduate students of a Business Process Management (BPM) course. The final work of the under-graduated students was modelling and automating a process of the University. Graduated students helped the under-graduates and made presentations of BPM topics. After the modeling phase, we presented an Ontology class and all the models for the groups. The students were able to recognize entities and terms that could be merge with a common ontology and thereafter review the process models. It was applied a questionnaire to collect the perception of students about the relationship of the fields BPM and Ontology. The conclusion is that they were able to identify the relevance of Ontology in Business Process modelling since there was a common context. Resumo. Este artigo apresenta os resultados de um estudo exploratório com modelagem de processos e Ontologia realizada com alunos de um curso de Gestão de Processos de Negócios (GPN). O curso era composto por alunos da graduação e da pós-graduação. O trabalho final de cada grupo de alunos da graduação era modelar e automatizar um dos processos da Universidade. Alunos da pós-graduação auxiliaram os alunos da graduação e fizeram apresentações sobre tópicos de GPN. Após a fase de modelagem, foi ministrada uma aula sobre Ontologia e todos os modelos foram apresentados para todos os grupos. Os alunos foram capazes de reconhecer as entidades e termos que poderiam ser parte de ontologia comum e, em seguida, revisar os modelos de processos. Foi aplicado um questionário para coletar a percepção dos alunos sobre a relação entre as áreas de GPN e de Ontologia. A conclusão é que eles foram capazes de identificar a relevância do uso de Ontologia na modelagem de processos uma vez que havia um contexto comum. 1 Introdução A disciplina de Gestão de Processo de Negócio (GPN) na Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO) explora o tema da modelagem de processos de negócio. Na edição de 2013, alunos de graduação receberam como tarefa modelar processos de negócios e automatizá-los. A abordagem para os alunos da pós-graduação, 34

2 em nível de mestrado stricto sensu, por sua vez explorava as correlações de GPN com diversos outros campos de conhecimento em Sistemas de Informação. Um destes temas era a Gestão de Conhecimento e Ontologias e Gestão de Processos de Negócio. Neste contexto, foi realizado um estudo exploratório em sala de aula com objetivo de investigar como a ontologia, dentro do campo da gestão do conhecimento, colaboraria com a modelagem de processos e vice-versa. Os modelos de processos confeccionados apresentavam termos discordantes para representar os mesmos conceitos. A questão investigada foi: se uma ontologia norteasse a modelagem dos processos, isto ocorreria? E, ainda, poderíamos obter uma ontologia comum a partir de modelos de processos? Encontramos, na literatura, dois trabalhos relacionando aos temas Ontologias e Modelagem de Processos de Negócio. O primeiro, datado de 2009 e num nível mais amplo, apresenta o cenário de pesquisa [1]. Já em [2], de 2007, é apresentada uma abordagem que está mais próxima deste estudo exploratório. No trabalho, os autores apresentam uma abordagem prática de obtenção de uma ontologia de domínio a partir do modelo de processo de negócio. Porém, não encontramos propostas inversas ou, de uma forma mais ampla, um ciclo que contempla a criação de uma ontologia a partir de modelos de processos e, a partir desta, uma revisão dos modelos de processos. Diante deste cenário e destas questões, o objetivo geral desse artigo é evidenciar em nível prático a importância do relacionamento entre os campos de conhecimento de Gestão de Processos de Negócio e de Gestão de Conhecimento, porém, mais especificamente, em relação a ontologias e modelagem de processo de negócio. Para isso, o artigo está organizado da seguinte forma: a Seção 2 compreende o referencial teórico sobre gestão de processo de negócio, gestão do conhecimento e ontologia; a Seção 3 descreve o cenário do curso de GPN; a Seção 4 detalha o planejamento e a condução do estudo; a Seção 5 apresenta os resultados encontrados e a Seção 6 compreende a conclusão. 2 Referencial Teórico 2.1 Gestão de Processos de Negócio As organizações eram segmentadas em departamentos funcionais, visando seus objetivos e metas próprios, independentes da organização, no qual os envolvidos no processo não tinham a visão, e muito menos o controle, do fluxo que estava sendo executado [3]. DeToro e McCabe conceituaram Business Process Management (BPM) como uma estrutura gerencial orientada a processos [4], onde a visão segmentada por departamentos poderia ser extinta e os participantes dos processos (gestores, executores e colaboradores), através de ferramentas, passam a ter total controle sobre o processo, gerando valor para a companhia e buscando sempre melhores resultados. Junto com a modelagem de processo, veio a necessidade de mapeá-la de forma padronizada, surgindo a linguagem XPDL (XML Process Description Language), na qual permite a modelagem e representação de processos com workflows [5]. Os processos sendo mapeados através do formato XML faz com que sua interpretação seja universalmente reconhecida e transmitida para diferentes sistemas. 35

3 2.2 Gestão de Conhecimento A Gestão de Conhecimento surge com a necessidade de compartilhar o conhecimento dentro de uma organização, possibilita que o conhecimento pessoal (implícito) seja convertido para a forma explícita, visando, por exemplo, a melhoria contínua de processo. Em [4] também é apresentado a definição de Choo [6] de que a organização que atua com base no conhecimento é aquela que for capaz de integrar eficientemente os processos de criação de significado, construção do conhecimento e tomada de decisões. Um dos principais objetivos de uma organização orientada ao conhecimento é explicitar o conhecimento tácito inerente aos processos em lições aprendidas. Ao fazer isso difunde e compartilha o conhecimento no intuito de aprimorar tanto processo quanto o desempenho da organização[4]. 2.3 Ontologias Em [2] Gruber (1995) apresenta o conceito de que uma ontologia pode ser vista como uma especificação formal de conceitos e termos do universo de informações de um domínio. Desta forma, podemos entendê-la como uma ferramenta capaz de oferecer um vocabulário comum. A criação e a contextualização de uma ontologia não é trivial, necessitando de muita disciplina, controle e empenho de todos os envolvidos no processo[4]. Através de uma ontologia bem formulada e contextualizada, o conhecimento pode ser reutilizado e compartilhado, agregando valor ao negócio. Mas, para que isso ocorra, é fundamental a formalização da ontologia através de textos, gráficos ou linguagens [4]. Desta forma, algumas linguagens foram criadas para representar ontologias. Destacamos a linguagem OWL. A OWL Web Ontology Language foi projetada para o uso das aplicações que necessitam processar o conteúdo da informação ao invés de apenas apresentar as informações para os seres humanos [7]. 3 O cenário do curso de GPN O Curso de Gestão de Processos de Negócio é ofertado na Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO) como disciplina optativa para alunos de graduação e pós-graduação stricto sensu. No período deste trabalho, o docente responsável optou pela união das turmas com atividades distintas de acordo com o nível (graduação ou mestrado). Com a turma de mestrado ficou a responsabilidade de entendimento de artigos, confecção de apresentações e estímulos aos debates em relação a cada tópico que era apresentado para a turma de graduação. Os grupos de alunos de graduação tinham como tarefa a modelagem e a implementação de processos de negócio da Universidade, utilizando uma ferramenta BPMS. A ferramenta utilizada foi Bonita BPM 1. Os alunos da graduação foram divididos em grupos e cada grupo ficou responsável por um processo da Escola de Informática Aplicada (EIA): Solicitação de Matrícula; Inscrição em Disciplina Isolada; Quebra de Requisito; Declaração de Conclusão de Curso; Segunda Chamada. Foram feitas entrevistas com 3 participantes destes processos e os modelos foram gerados em BPMN

4 A apresentação do tópico de Gestão de Conhecimento em Processos de Negócio pelos alunos do mestrado utilizaria os levantamentos iniciais feitos pela turma de graduandos. Diante deste levantamento e modelagem, percebemos que diversos termos distintos eram usados para definir o mesmo conceito, tanto para uma tarefa, quanto para um ator. A primeira impressão era que isso ocorreu porque os levantamentos foram feitos sem interação entre os grupos de graduação. Porém, atentemos, a origem da informação era a mesma. Isto é, basicamente os especialistas no processo entrevistados foram os mesmos. A Figura 1 e a Figura 2 representam extratos de dois destes processos modelados pelos alunos de graduação. Nelas é possível observar que um mesmo ator é definido com termos diferentes: Direção, Diretoria EIA. Isto ocorre também com elementos como as atividades, por exemplo, requerimento e requisição. Figura 1. Processo de Declaração de Conclusão de Curso Figura 2. Processo de Inscrição em Disciplina Isolada 37

5 4 Planejamento e Condução Partindo dos princípios teóricos apresentados e do cenário diagnosticado no levantamento dos modelos, observou-se a oportunidade de relacionar os dois temas Gestão de Processos de Negócio e Ontologias. A proposta foi conduzida em duas sessões de duas horas cada. Desta forma o planejamento a ser cumprido previa, na primeira sessão, uma abordagem teórica dos temas Gestão de Conhecimento e Ontologias. Em seguida, reunimos os grupos da graduação e entregamos para cada grupo o trabalho realizado no levantamento e modelagem dos outros grupos. Foi demandado então que os grupos, diante dos modelos de processos de negócio, propusessem uma ontologia genérica. A Figura 3 exibe dois extratos modelos entregues nessa etapa do trabalho. Foram recebidos cinco modelos e encerramos a primeira sessão. Figura 3a. Extratos de modelos Figura 3b. Extratos de modelos A segunda sessão começou com a exposição de todos os modelos no quadro-branco e, para tentarmos chegar a um único modelo. Partindo desse modelo único, exposto no quadro, a próxima proposta era uma revisão dos demais modelos. Ao final foi apresentado um questionário para nove participantes para verificar se eles reconheceram, nesta atividade, a capacidade destas disciplinas se apoiarem. 5 Resultados Três eram os resultados principais esperados dessa exploração. Primeiro, que os participantes percebessem a possibilidade de definição de uma ontologia a partir dos modelos de processos, isto é, a GPN colaborando com a GC. O segundo era a revisão dos modelos de forma homogênea a partir de uma Ontologia gerada a partir da própria análise. Agora é a GC alimentando a GPN. Finalmente o terceiro resultado esperado era o reconhecimento dos participantes da validade desta proposta: o modelo de processos de negócio ajudar na definição de uma ontologia e a definição ontologia ajudar no modelo de processo. A Figura 3 exposta na seção anterior mostra indícios de que eles foram capazes de dar os primeiros passos na definição de uma ontologia para o domínio dos processos de negócio modelados. Além disso, o questionário aplicado possuía duas questões para verificar se alguns participantes reconheciam isso explicitamente. A Tabela 1 apresenta a primeira questão e expõe que todos reconheceram essa possibilidade. A Tabela 2 apresenta uma segunda questão para verificar quais elementos de uma ontologia eles foram capazes de capturar a partir do modelo de processo sendo que mais de uma 38

6 opção. Tabela 1. Resultado do questionário sobre a identificação de uma ontologia a partir de um modelo de processo de negócio. A partir dos desenhos dos processos é possível iniciar um trabalho de definição de uma ontologia? A Sim 9 100% B Não 0 0 Tabela 2. Resultado do questionário sobre os elementos de uma ontologia identificados a partir do modelo de processo de negócio; Quais elementos você conseguiu identificar na sua ontologia? A - Classes 9 100% B - Relações 8 89% C - Axiomas 0 0% D - Instâncias 4 44% E - Funções 4 44% Já em relação ao segundo resultado esperado, observamos que a partir da definição de uma ontologia comum os modelos foram alterados seguindo quase que uma mesma normalização. Isto mostra indícios de que a proposta é capaz de contribuir para a homogeneização dos modelos. A Figura 4 apresenta extratos da revisão do modelo pelos alunos. Ainda em relação ao segundo resultado esperado o questionário utilizou duas questões para evidenciar o tema. A Tabela 3 apresenta a questão de forma mais simples, buscando avaliar se o participante alteraria os desenhos dos processos. Já a questão na Tabela 4 buscava verificar que elementos do processo o participante alteraria. Vale anotar uma discrepância imediata uma vez que um aluno disse que não alteraria o processo ao mesmo tempo que todos os participantes (ele inclusive) do questionário identificaram um tipo de alteração a ser realizada. Tabela 3. Resultado do questionário sobre a atualização dos desenhos de processo a partir da ontologia definida. Após mapear sua ontologia, você faria alguma alteração nos desenhos dos processos A- Sim 8 89% B- Não 1 11% Tabela 4. Resultado do questionário sobre os tipos de alteração que poderiam ser feito nos desenhos processo; Que tipo de alteração você faria? A - Alteração dos termos utilizados nos processo % B - Alteração no fluxo de tarefas 2 89% C - Alteração nos papéis 0 D - Separação ou Unificação de Fluxos de Processos 2 44% 39

7 Figura 4. Extratos de modelos revisados por grupos diferentes Enfim, o terceiro resultado esperado é evidenciado não só pelos dois primeiros resultados, mas também em questões mais específicas. A Tabela 5 apresenta o resultado da primeira pergunta neste sentido onde apenas um dos nove participantes discorda da colaboração entre as disciplinas. Já a Tabela 6, apresenta uma questão que visava identificar se a ferramenta de modelagem de domínio era igualmente reconhecida como útil tanto em GPN quanto na Gestão de Conhecimento. Tabela 5. Resultado do questionário sobre a colaboração entre as disciplinas Gestão de Conhecimento e Gestão de Processos de Negócio. Você acredita que os paradigmas de GC e Ontologias: Colaboram com os paradigmas de GPN 8 89% Conflitam com os paradigmas de GPN 1 11% Tabela 6. Resultado do questionário que avalia se o nível de reconhecimento da ontologia é similar nas duas disciplinas; Você acredita que a determinação do domínio único pode auxiliar a gestão do conhecimento e a gestão do processo de negócio: A - Apenas a Gestão do Conhecimento 2 22% B - Apenas a Gestão de Processos de Negócio 0 0% C - Tanto Gestão de Processos de Negócio quanto Gestão de Conhecimento 7 78% D- Nenhuma delas 0 0% 6 Conclusão e trabalhos futuros A partir do estudo exploratório foi possível responder as questões que ensejaram este trabalho e que foram expostas na introdução. Ou seja, sim, é possível obter uma ontologia a partir de um modelo de processos de negócios e foi evidenciado isso na prática. Esta resposta confirma o que já tinha sido obtido em [2]. As outras questões eram, se houvesse uma ontologia comum seria possível rever os modelos para minimizar as falhas de utilizar termos diferentes para descrever elementos equivalentes no modelo? Ou, podemos revisar um modelo a partir de uma ontologia? Alguma diferença pode ocorrer, mas foi mostrado nas Figuras 3 e 4 que grupos diferentes mediante o estímulo de uma ontologia comum corrigiram o modelo de 40

8 processo de forma muito semelhante. Por fim, os questionários demonstraram que os participantes reconheceram a validade da proposta. Isto é, as disciplinas de Gestão de Conhecimento e Gestão de Processos colaboraram entre si e que a proposta foi válida. É prudente constatar que o estudo exploratório e os exemplos utilizados são parte de um contexto controlado e simplificado. Logo os mesmos podem ter sofrido o viés de induzir os participantes a concordar. Trabalhos futuros em ambientes reais são oportunos para explorar problemas semânticos mais complexos. Também neste sentido, de trabalhos futuros, poderia-se caminhar no sentido de obter e verificar heurísticas para obtenção de ontologias de domínios a partir de modelos de processos ou vice-versa. Além disso, no referencial teórico achamos oportuno expor os conceitos de xpdl e owl, pois nos questionamos se, a partir de uma representação estruturada, seria possível desenvolver heurísticas automatizadas de aderência entre os modelos de processos e as ontologias? Enfim, diante desta última questão, acreditamos que esta proposta é uma prova de conceito que merece ser ampliada para que tenhamos respostas a esta pergunta e que ganhemos qualidade a partir do estímulo da interação entre os campos de conhecimento: Gestão de Processos de Negócio e Gestão do Conhecimento. 7 Referências [1] Baião, F., Souza, Jairo Francisco de, Azevedo, Leonardo., Nunes, Vanessa., Cappelli, Claudia., Santoro, Flavia., Siqueira, Sean., Castro, Lucia. e Lopes, Mauro. (2009) "Pesquisa e Prática em Ontologias e em Modelagem de Processos de Negócio aplicadas à Arquitetura de Informações", disponível em [2] Cappelli, C., Baião, F., Santoro, F., Iendrike, H., Lopes, M. and Nunes, V. (2007) "Uma abordagem de construção de ontologia de domínio a partir do modelo de processo de Negócio", II Workshop on Ontologies and Metamodeling in Software and Data Engineering, pp [3] Dumas, Marlon., La Rosa, Marcello., Mendling, Jan. e Reijers, Hajo A. (2013) "Fundamentals of Business Process Management", Springer, 2013 edition. [4] Oliveira, Alessandro Marcus., Carvalho, Rodrigo., Jamil, George. e Carvalho, Juliana. (2010) "Avaliação de Ferramentas de Business Process Management (BPMS) pela ótica da gestão do conhecimento". [5] Van der Aalst, Wil. (2012) "Business Process Management: A Comprehensive Survey", Department of Mathematics and Computer Science, Technische Universiteit Eindhoven. [6] CHOO, C. W. A organização do conhecimento. São Paulo: SENAC, [7] W3c. OWL Web Ontology Language, disponível em acesso em 22/03/