Schatgraven in bouwprojecten

Schatgraven in bouwprojecten
VISI is een ISO-standaard voor communicatie in de bouwsector. Na afronding van projecten blijft de procesinformatie beschikbaar in VISI-archieven. Een schat aan informatie! Hoe pas je process mining hierop toe?
Linda Terlouw en Hans Mulder
De VISI-standaard is sinds 2008 in gebruik bij opdrachtgevers en uitvoerders in de bouwsector en is gebaseerd op DEMO (www.demo.nl). Een groot aantal topbedrijven en overheden in de GWW-sector, waaronder Gemeentewerken Rotterdam, Bouwdienst Rijkswaterstaat, Prorail, Gemeente Den Haag, Ingenieursbureau Amsterdam, Provincie Gelderland, passen VISI toe. De afkorting VISI staat voor ‘Voorwaarden scheppen voor invoeren van standaardisatie ICT in de GWW-sector’. Deze volzin duidt aan dat de standaard tot doel heeft afspraken te maken voor digitale communicatie tussen partners in grote infrastructuurprojecten. Deze afspraken moeten het mogelijk maken dat partners snel en flexibel samenwerking en communicatie kunnen opzetten, waarmee kansen ontstaan om doorlooptijd en kosten omlaag te brengen. Concreet houdt dit in dat partners in een project van tevoren een raamwerk afspreken, waarin procesafspraken staan gedefinieerd. Deze procesafspraken regelen zij middels ondersteunende workflowsoftware. In de uitvoering van projecten dienen de partners zich aan deze procesafspraken te conformeren. Het uitwisselings- en archiveringsformaat voor afgeronde bouwprojecten heet een ‘VISI-archief’ 1. Vanaf oktober 2008 zijn in versie 1. 2 de VISI-archieven met tijdstempels geschikt voor de toepassing van process mining. De reden van deze toevoeging is dat de informatie die in het VISI-archief aanwezig is, volledig moet zijn om de totale communicatie te reproduceren.2 De VISI-archieven vormen ook de bron van waarheid bij juridische conflicten tussen partijen.
 
Interviews
Uit de interviews met Gemeentewerken Rotterdam, Prorail en Provincie Gelderland komt naar voren dat de voordelen van VISI met name gericht zijn op het ondersteunen van het projectmanagement en de projectadministratie, omdat eenvoudig nagegaan kan worden of een goedkeuring wel of niet verstrekt is en snel na te kijken is hoe een opdracht (mis)gelopen is. Daarnaast maakt VISI het mogelijk de processen binnen een project te archiveren en een eindafrekening op te stellen. Geen van de geïnterviewden was bekend met process mining, en vertrouwen in de praktijk op inspecties en projectevaluaties. De VISI-archieven ‘verdwenen in een la’ en werden alleen gebruikt bij juridische discussies. Na een korte demonstratie in process mining zagen zij diverse voordelen in het analyseren van de uitgevoerde processen. De softwaresystemen die zij nu gebruiken bieden goede ondersteuning voor de uitvoering van processen, maar bieden beperkte mogelijkheden voor het analyseren van uitgevoerde processen. De VISI-standaard doet zelf ook geen uitspraken over analyse. De geïnterviewden gaven aan interesse te hebben in antwoorden op de volgende vragen:
1. Hoe lang staan de transacties open? Waar zitten de grootste knelpunten binnen processen qua doorlooptijd? Hoe verhouden wachttijden zich tot reactietermijnen? (performance analysis)
2. En bij wie staan de transacties open? Hoe druk hebben de verschillende actoren het en welke personen/teams worden het meest belast? (organizational mining) 3. Welke transacties worden niet gebruikt? Conformeren de partijen zich aan het vooraf opgestelde raamwerk? Worden de stappen juist en volledig doorlopen conform VISI? (process discovery en conformance checking)
 
Datapreparatie
Voor de analyse hebben de auteurs gebruikgemaakt van VISI-archieven in de vorm van XML-berichten, geëxporteerd uit VISI-workflowsoftware. Bakker en Spees en Infostrait, leveranciers van VISI-software, hebben als deelnemers aan dit onderzoek de bestanden aangeleverd. Figuur 1 toont de relevante begrippen uit de VISI-standaard [VISI, 2012] en hun onderlinge relaties. De standaard maakt onderscheid tussen transacties en berichten. Onder transacties verstaat VISI diensten die een partij aan een andere partij levert, zoals ‘Oplevering project’ of ‘Wijzigen contract’. Dit kan zowel tussen verschillende organisaties zijn als binnen één organisatie. Bedrijfsprocesinstanties, cases genoemd in process mining, bestaan uit boomstructuren van een of meerdere transacties. Dit wil zeggen dat transacties onderling een ouder-kindrelatie kunnen hebben. Een transactie heeft een uniek id en is van een bepaald transactietype. Voor elk transactietype is gedefinieerd welke rollen executor (uitvoerder van de dienst) en initiator (afnemer van de dienst) mogen zijn. Personen vervullen deze rollen tijdens de uitvoering van de transacties. In de uitvoering van bedrijfstransacties verzenden zij berichten. Een bericht heeft een uniek id en is van een bepaald berichttype. Elk bericht heeft een koppeling met de transactie ten behoeve waarvan het verzonden is. Personen zijn geregistreerd als verzender of ontvanger van de berichten. De initator en de executor van een transactie kunnen beiden zowel berichten versturen als ontvangen.
Figuur 1. Relevante begrippen uit de VISI-standaard en hun onderlinge relaties
 
De informatie benodigd voor de constructie van logbestanden in XES-formaat3 (de standaard voor logbestanden ten behoeve van process mining) is verdeeld over meerdere XML-bestanden. De eerste stap van de process mining is het samenvoegen van de benodigde informatie op basis van relatiesleutels. Dit leidt tot logbestanden zoals weergegeven in figuur 2 .
 
Figuur 2. Logbestanden verkregen na eerste bewerking bronbestanden
 
In de VISI-archieven bestaan id’s voor transacties (de diensten die partijen aan elkaar leveren) waar individuele berichten in gegroepeerd zijn. In het voorbeeld zien we transacties 1482, 1483, 1486 en 1139. Echter, we zijn niet geïnteresseerd in individuele transacties, maar in ketens van transacties. Deze ketens van transacties zijn de cases. Binnen de VISI-standaard bestaan echter geen case-id’s op dit niveau. De transacties zijn alleen aan elkaar gerelateerd via ouder-kindrelaties. Om tot een cases te komen in de logbestanden, moeten we dus transacties aan elkaar gaan ‘rijgen’. Transactie 1486 is bijvoorbeeld een kindtransactie van transactie 1483. Op basis van de ouder-kindrelaties tussen transacties kan een recursief algoritme case-id’s genereren. De wortel van elke transactieboom is een transactie zonder oudertransactie. Alle bomen van transacties en de bijbehorende berichten krijgen hun eigen case-id. Per bouwproject kunnen de auteurs op basis van deze structuur een XES-bestand aanmaken.
 
Figuur 3. Fragment XES-bestand
 
Figuur 3 toont een fragment van een van de XES-bestanden. De XES-bestanden maken geen onderscheid tussen de verschillende processen binnen een project. Dit onderscheid is op basis van de VISI-logbestanden namelijk niet te maken. Zoals later te zien is kunnen de verschillende processen met behulp van een process mining tool, zoals Prom, eenvoudig gefilterd worden uit dit totaalbestand.
 
Figuur 4. Loganalysegegevens per project
 
Globale analyse
Figuur 4 toont overzichtsgegevens van drie projecten, verkregen uit Prom. Infrastructurele projecten hebben een relatief lange tijdsduur van meerdere maanden of meerdere jaren.
 
Figuur 5. Doorlooptijden cases en transacties voor één van de projecten

Performance analysis

Figuur 5 toont een overzicht van één van de projecten over de duur van de cases en de duur van transacties. Bij de interpretatie van de duur van de transactie moet niet vergeten worden dat transacties een ouder-kindrelatie kunnen hebben, waarbij oudertransacties moeten ‘wachten’ tot hun kindtransacties afgesloten zijn. De gegevens tonen aan dat er een grote variatie is in de duur van de cases en processen. Ook is te zien dat er heel veel cases en transacties zijn die minder dan een dag duren.
Om inzicht te krijgen in doorlooptijd van de individuele cases kunnen organisaties gebruikmaken van dotted charts . Zoals eerder gezegd zijn de cases ketens van transacties. Ten behoeve van de diverse transacties wisselen twee partijen berichten uit.

 

Figuur 6. Dotted chart die de duur van de verschillende cases toont
 
Figuur 6 illustreert een voorbeeld van een dotted chart van een willekeurig project. De verticale as bevat alle verschillende cases in het project. De horizontale as geeft de tijd weer. Elke stip is een verstuurd bericht. De kleur van de stip geeft aan in het kader van welk transactietype het bericht verstuurd wordt. In deze diagrammen kunnen VISI-gebruikers snel zien welke transactietypes veel voorkomen en welke weinig. Ook kunnen zij zien welke transacties meestal kort en welke meestal lang duren. Er is een grote spreiding in de duur van de verschillende cases.
 
Figuur 7. Dotted chart die toont wie op welk moment een bericht stuurt
 
Organizational mining
Dotted charts geven tevens inzicht in de belasting van medewerkers en het type bedrijfstransacties dat medewerkers uitvoeren.
Figuur 7 toont een voorbeeld. De kleur van de stip geeft wederom aan in het kader van welk transactietype de persoon het bericht verstuurt. In dit voorbeeld sturen negen personen berichten, waarvan één persoon de beheerder is. Sommige personen sturen berichten in het kader van veel verschillende transacties, andere personen richten zich op slechts één tot drie transacties. Aan de hand van dit type diagram kunnen organisaties zien welke medewerkers het vaakst transacties initiëren en executeren (uitvoeren). Het veel gelijktijdig of snel achter elkaar executeren van transacties kan wijzen op een overbelasting van bepaalde medewerkers wat in de praktijk door medewerkers gesteld wordt, maar nu daadwerkelijk kan worden vastgesteld. Als een initiator van een transactie veel tijd heeft tussen het eerste bericht waarin hij een verzoek doet voor uitvoer van de transactie en het laatste bericht waarin de transactie al dan niet succesvol afgerond is, dan kan dit wijzen op een lange wachttijd.
 
Process discovery
Om een eerste indruk van de processen te krijgen hebben de auteurs processen ‘gemined’ met de heuristische en fuzzy miner. Een voorbeeld van zo’n diagram staat weergegeven in figuur 8 . De fuzzy miner biedt de mogelijkheid activiteiten te clusteren om complexiteit te verbergen (de groene achthoeken). De mate van clustering is in te stellen en op een cluster is in te zoomen. Ook is aan te geven wat de drempel is om edges wel of niet weer te geven. Op deze manier kan, zelfs zonder het raamwerk van het project te bekijken, snel een overzicht gekregen worden over de processen. Het blijkt dat projecten zowel bedrijfsprocessen kennen die bestaan uit één transactie als bedrijfsprocessen die bestaan uit meerdere transacties. Dit is gemakkelijk te zien, omdat elke processtap in het diagram bestaat uit een samenstelling van het transactietypenummer, de transactietypenaam en de berichtnaam.
 
Figuur 8. Voorbeeld processen ‘gemined’ met fuzzy algoritme

 

Deze overzichtsplaten bevatten alle verschillende bedrijfsprocessen binnen een project. Aangezien bedrijfsprocessen binnen de VISI-standaard boomstructuren van transacties zijn, kost het weinig moeite een procesmodel per proces te maken. Prom biedt namelijk de mogelijkheid te filteren op het starttransactietype (de wortel van de boom). Het resultaat is een gefilterde log met alle cases die starten met een transactie van het betreffende transactietype. Prom biedt de mogelijkheid animaties te maken van hoe de individuele cases verlopen ( figuur 9 ). Aangezien de animatie de casenummers laat zien, kunnen VISI-gebruikers eenvoudig visueel zien welke cases paden hebben die in cirkels rond blijven gaan of veel wachttijd tussen berichten hebben. Het in cirkels rond blijven gaan is een indicatie dat twee partijen niet tot afstemming over een bepaald transactieresultaat kunnen komen. Dit kan duiden op onduidelijkheid wat verschillende partijen verwachten in een bepaalde transactie. Organisaties kunnen deze problemen voorkomen door transactietypes en verwachte transactieresultaten beter te definiëren.

Figuur 9. Animatie van cases per proces
 
Conformance checking
Conformance checking houdt in dat het gedrag dat een procesmodel voorschrijft, wordt vergelijken met het gedrag geregistreerd in het logbestand. Binnen VISI-projecten kan conformance checking op twee manieren worden toegepast: 1) om de kwaliteit van de ontdekte modellen te toetsen en 2) om het waargenomen gedrag in het logbestand te vergelijken met het voorgeschreven gedrag in het raamwerk. In dit stadium van het onderzoek hebben de auteurs alleen het eerste met behulp van Prom gedaan. In vervolgonderzoek zullen zij kijken hoe de raamwerken te converteren zijn naar procesmodellen (bijvoorbeeld Petrinettten), zodat zij ook het tweede met Prom kunnen doen. Vooralsnog hebben zij handmatig de ontdekte procesmodellen vergeleken met het raamwerk.
Figuur 10 toont de fitness van de drie ontdekte procesmodellen verkregen door een replay van het logbestand. Deze waarde is hoog, zoals ook de verwachting is in een door workflow ondersteund bedrijfsproces.
Figuur 10. Fitness van ontdekte procesmodellen

Figuur 11 toont een histogram van de trace fitness van de cases van één van de projecten. Hierin is te zien dat verreweg de meeste cases zich aan het model conformeren. Met behulp van filtering kunnen alle cases met een fitness van minder dan 100 procent nader onderzocht worden. Mogelijke oorzaken van een fitness van minder dan 100 procent zijn:
1) het ontdekte model klopt niet (dit na te gaan door te vergelijken met het raamwerk),
2) er zijn veranderingen in het raamwerk opgetre-den gedurende het project,
3) cases stoppen voordat zij het hele proces doorlopen hebben,
4) de workflowsoftware conformeert zich niet volledig aan het raamwerk,
5) er is handmatig ingegrepen in de flow van de cases (bijvoorbeeld om zaken te herstellen). In vervolgonderzoek zullen de auteurs nagaan waarom de logs soms afwijken van het proces (zover niet veroorzaakt door fouten in ontdekte modellen). Interessante vraagstukken hierbij zijn bijvoorbeeld waarom cases voortijdig eindigen en beheerders handmatig ingrijpen als hier sprake van is.
Figuur 11. Histogram van de trace fitness
 
Conclusies en vervolg
Door de adoptie van de VISI-standaard beschikken directievoerders, aannemers en andere organisaties in de bouwsector aan een schat aan informatie waaruit zij lessen kunnen trekken voor toekomstige projecten. De auteurs hebben laten zien hoe zij de data uit VISI-logbestanden getransformeerd en verrijkt hebben en hebben omgezet naar de XES-standaard voor process mining. Met behulp van process mining kunnen organisaties globale statistieken krijgen over de tijdsduur van cases, transacties en transactietypes en over de frequentie van berichttypes en transactietypes. Een heel bouwproject (VISIarchief) is hierbij een logbestand en een case is een keten van samenhangende transacties. Process mining biedt de mogelijkheid trends te ontdekken voor het complete project en vervolgens in te zoomen op individuele cases om knelpunten verder te analyseren. Ook kunnen zij nagaan welke bericht- en transactietypes niet of nauwelijks gebruikt worden. Mogelijk zijn deze overbodig in het VISI-raamwerk dat zij hanteren. Daarnaast biedt process mining de mogelijkheid geautomatiseerd procesmodellen op te stellen van hoe de processen daadwerkelijk verliepen. In deze fase van het onderzoek hebben de auteurs zich gericht op het prepareren van data uit VISI-logbestanden en op het uitvoeren van eerste analyses van een drietal projecten. In de analyse van deze drie projecten hebben de auteurs de volgende ontdekkingen gedaan:
1. Het bleek dat de VISI-archieven tot nu toe ‘in een la’ verdwenen. Met behulp van process mining kunnen VISI-gebruikers de archieven gebruiken om raamwerken van toekomstige projecten beter in te richten.
2. De ontdekte procesmodellen hebben een hoge tot zeer hoge fitness en geven dus een betrouwbare beschrijving van hoe de processen daadwerkelijk verlopen zijn.
3. Raamwerken (de vooraf gedefinieerde workflowprocessen) beschrijven niet altijd de relatie tussen transacties. Soms ontstaat er pas een relatie tussen transacties op runtime. Dit betekent dat er op voorhand geen inzicht is in hoe processen gaan lopen. Process mining creëert dit inzicht op basis van hoe de processen daadwerkelijk gelopen zijn.
4. Het blijkt dat de duur van cases heel erg varieert. Dit kan voor een deel verklaard worden, omdat een project verschillende typen processen bevat. Voor een groot deel zit de variatie ook in dezelfde typen processen. De cases met een lange tijdsduur zijn interessant voor nader onderzoek.
5. Het blijkt dat sommige personen zwaar belast zijn. Wellicht is het mogelijk processen te versnellen door extra mensen in te zetten in de betreffende rol.
6. Er staan transacties in het raamwerk die de partijen niet blijken te gebruiken. Dit kan zijn, omdat het raamwerk een bredere scope heeft en partijen het voor meerdere typen projecten gebruiken. Het kan ook zijn dat de transacties overbodig zijn.
 
Inmiddels hebben meerdere VISI-deelnemers interesse getoond om mee te werken aan vervolgonderzoek. De volgende stap in het onderzoek is het uitvoeren van meer diepgaande analyses van de tientallen projecten waarvan de onderzoekers inmiddels logbestanden hebben gekregen. Aangezien verschillende bedrijven binnen een sector gebruikmaken van dezelfde standaard kunnen zij met behulp van process mining niet alleen hun eigen processen analyseren, maar ook processen tussen verschillende organisaties vergelijken. De overweldigende interesse van de deelnemers biedt de mogelijkheid benchmarkgegevens voor VISI-projecten op te stellen, zodat de hele sector kan profiteren van process mining.
 
Dr. ir. Linda Terlouw is enterprise-architect ICRIS, docent Nyenrode en voorzitter Ngi-NGN SIG Architectuur. E-mail: linda.terlouw@icris.nl
 
Prof. dr. Hans Mulder is verbonden aan de Universiteit Antwerpen, Antwerp Management School, de stuurgroep van VISI en Viagroep nv. E-mail: hans.mulder@viagroep.nl
 
Literatuur
Aalst, W.M.P. van der (2011). Process mining: discovery, conformance and enhancement of business processes. Berlin: Springer-Verlag.
CROW (2014). Leidraad VISI-systematiek. http://www.crow.nl/vakgebieden/contracteren/ visi-communicatie-in-de-bouw/publicaties.
 
[1] VISI syst.1.3.03 Bijlage 10 Richtlijn archiveren VISI-projecten, CROW,
[2] “De correcte her-opbouw van berichten, raamwerk(en) en project specifieke bericht(en) kan alleen met projecten die onder de 1.2 systema-tiek draaien omdat daar alle berichten met een DateTime value werken. In de 1.1 systematiek werd alleen met een Date value gewerkt waardoor het niet mogelijk is berichten per dag in de juiste volgorde terug te zetten
[3] Voor nadere informatie, zie http:// www.xes-standard.org
 

Tag

Onderwerp



Niet gevonden? Vraag het de redactie!

Heeft u het antwoord op uw vraag niet gevonden, of bent u op zoek naar specifieke informatie? Laat het ons weten! Dan zorgen we ervoor dat deze content zo snel mogelijk wordt toegevoegd, of persoonlijk aan u wordt geleverd!

Stel uw vraag