شماره ركورد
33200
پديد آورنده
رضا عالي خاني
عنوان
تركيب هوشمند خدمات ابري بر اساس پايش پيشبينانه فرآيند، مطالعهي موردي فرآيندهاي ارائه خدمت سلامت
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي صنايع
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1403/12/11
استاد راهنما
دكتر محمد فتحيان
استاد مشاور
دكتر محمدرضا رسولي
دانشكده
مهندسي صنايع
چكيده
تركيب خدمات يكي از رويكردهاي مهم در ارائه خدمات سلامت يكپارچه و بيمار محور ميباشد. روشهاي تركيب خدمات كنوني به دليل محدوديت در مديريت دادههاي آني و شرايط متغير ارائهدهندگان، نميتوانند فرآيندهايي ايجاد نمايند كه بيمار محور بوده و به صورت پويا با تغييرات منطبق گردند. براي پاسخگويي به اين شكاف، در اين پژوهش يك مدل دومرحلهاي تركيب خدمات انطباق پذير و بيمار محور -Predictive Process Monitoring-based Adaptive Patient-Centered Service Composition (PPM-APCSC)- مبتني بر روش پايش پيشبينانه فرآيند پيشنهاد گرديد. مدل PPM-APCSC با استفاده از قابليت رويكرد پايش پيشبينانه فرآيند -(PPM)- Predictive Process Monitoring از دادههاي آني سيستم مراقبت سلامت بيمار براي پيشبيني پوياي زير وظيفه بعدي در مسير مراقبت و انتخاب منابع بر اساس معيار كيفيت خدمات -(QoS) -Quality of Service استفاده ميكند. براي توسعه اين مدل، ابتدا رويكردهاي مختلف PPM -(RB-PPM و CB-PPM) Regression-Based PPM و Classification-Based PPM - جهت فهم بيشتر بررسي گرديدند. يكي از اهداف تركيب خدمات انتخاب منابع براي انجام زير وظايف است، اما روش PPM كمتر وضعيت منابع را در نظر ميگيرند. لذا در قسمت بعدي پژوهش، با آگاه به منابع ساختن رويكرد PPM - (RA-PPM ) Resource-Aware PPM - عملكرد آن در پيشبيني بهبود داده شده و براي استفاده در مدل پيشنهادي آماده گرديد. در آخر، مدل PPM-APCSC جهت ارائه تركيب خدمات توسعه يافت و مزايا و معايب آن مورد بررسي قرار گرفت.
به منظور بررسي رويكردهاي CB-PPM و RB-PPM از روش طراحي آزمايشها استفاده شد و عملكرد اين دو رويكرد با اجراي 136 مدل بر روي 10 مجموعه داده دنياي واقعي ارزيابي گرديد. بررسي نتايج از منظر دقت و زمان محاسباتي نشان داد كه CB-PPM در 90 درصد از مواقع بهترين رويكرد ميباشد. همچنين جهت بررسي عملكرد رويكرد RA-PPM، 156 مدل با پيكرهبندهاي مختلف روي 8 مجموعه داده جهان واقعي ارزيابي شدند. نتايج آزمايشها نشان داد كه با آگاه به منابع ساختن روش PPMدقت پيشبيني بهبود و زمان اجراي برخط افزايش مييابد. در آخر، از روش CRISP-DM جهت توسعه مدل PPM-APCSC استفاده شد. مدل PPM-APCSC از داده هاي ثبت شده در گزارش رويدادها براي آموزش دو مدل PPM، يك مدل براي پيشبيني زير وظيفهي بعدي در مسير ارائه خدمات و مدل ديگر براي پيشبيني زمان تكميل فرآيند (جهت تركيب خدمات)، استفاده ميكند. ارزيابي نتايج آزمايشهاي صورت گرفته بر روي سه مجموعه داده مراقبت سلامت دنياي واقعي نشان داد كه اين مدل نرخ موفقيت بالايي در ايجاد زنجيره فعاليتهاي شدني (بيش از ٪93) و پيش بيني دقيق گام بعدي فرآيند (بيش از ٪81 صحت) دارد. اين مدل همچنين به طور موثر زمان تكميل فرآيند را پيشبيني نمود (ميانگين مطلق خطا كمتر از 104 دقيقه). علاوه بر اين، مدل PPM-APCSC تركيب خدماتي را ايجاد نمود كه تا ٪87 به بهترين تركيب خدمات گذشته شباهت داشتند. در نهايت كارايي مدل PPM-APCSC در يك شبكه يكپارچه آزمايشگاهي تشخيص طبي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه مدل ميتواند با صحت بيش از ٪82 زير وظايف را پيشبيني كند به صورتي كه زنجيره اين زير وظايف پيشبيني شده، بيش از ٪97 شدني باشند. همچنين اين مدل توانست زمان تكميل فرآيند در اين نمونه مورد مطالعه را با خطاي كمتر از 7.8 دقيقه پيشبيني كند و بر اين اساس تركيب خدماتي ارائه دهد كه تا ٪92 به بهترين تركيب خدمات گذشته شباهت داشتند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/01/18
عنوان به انگليسي
Intelligent cloud service composition based on predictive process monitoring, a case study of health service delivery processes
تاريخ بهره برداري
3/1/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
رضا عالي خاني
چكيده به لاتين
Service composition is a key method for delivering integrated and patient-centered health services. However, current methods face limitations in creating adaptive and patient-centered solutions due to challenges in real-time data management and the dynamic conditions of service providers. To address this gap, this study proposes a two-stage adaptive and patient-centered service composition model based on the predictive process monitoring method (PPM-APCSC). Utilizing the predictive process monitoring (PPM) approach, the PPM-APCSC model leverages real-time data from patient healthcare systems to dynamically predict subsequent sub-tasks in the care pathway and allocate resources based on Quality of Service (QoS) criteria. The development of this model began with an exploration of different PPM approaches, namely Classification-Based PPM (CB-PPM) and Regression-Based PPM (RB-PPM), to gain a comprehensive understanding of their applicability in service composition. One objective of service composition is to optimally select resources for sub-tasks; however, existing PPM methods often overlook resource status. To address this limitation, this study developed a resource-aware predictive process monitoring approach (RA-PPM) to improve prediction performance and ensure seamless integration into the proposed model. Ultimately, the PPM-APCSC model was developed to facilitate effective service composition, and its advantages and limitations were thoroughly analyzed.
The Design of Experiments (DoE) method was used to analyze CB-PPM and RB-PPM approaches. The performance of these two approaches was evaluated by running 136 models on 10 real-world datasets. The results, examined from the perspectives of accuracy and computation time, indicated that CB-PPM was the superior approach in 90% of cases. Moreover, to evaluate the performance of the RA-PPM model, 156 models with different configurations were tested on 8 real-world datasets. The experimental results demonstrated that incorporating resource awareness in the PPM method enhances prediction accuracy, albeit at the cost of increased online execution time. Finally, the CRISP-DM method was employed to develop the PPM-APCSC model. The PPM-APCSC model leverages event log data to train two PPM models: one for predicting the next sub-task in the service provision pathway, and another for predicting the process completion time for service composition. The evaluation of the results from experiments conducted on three real-world healthcare datasets demonstrated that this model has a high success rate, achieving over 93% feasibility in creating a chain of activities and more than 81% accuracy in predicting the next step of the process. Furthermore, the model effectively predicted process completion time, with a Mean Absolute Error (MAE) of less than 104 minutes. In addition, the PPM-APCSC model generated service compositions that were 87% similar to the best previous service compositions. The efficiency of the PPM-APCSC model was evaluated within an integrated medical diagnostics laboratory network. The results demonstrated that the model could predict sub-tasks with more than 82% precision, and the feasibility of the chain of these predicted sub-tasks was over 97%. Furthermore, the model accurately predicted the process completion time of the samples in the case study, achieving a MAE of less than 7.8 minutes. Based on this, the model provided service compositions that were 92% similar to the best historical service compositions.
كليدواژه هاي فارسي
تركيب پوياي خدمات , توليد ابري , فرآيند ارائه خدمات سلامت , پايش پيش بينانه فرآيند
كليدواژه هاي لاتين
Dynamic Service Composition , Cloud Manufacturing , Healthcare Service Provision Process , Predictive Process Monitoring
Author
Reza Aalikhani
SuperVisor
Mohammad Fathian