《使用普及演算來改進業務流程》: 時間銀行案例 (The Use of Ubiquitous Computing for Business Process Improvement, with a Timebanking Case Study)

by Alaaeddine Yousfi, Adrian de Freitas, Anind K. Dey and Rajaa Saidi
Article in IEEE Transactions on Services Computing · February 2015
Source: https://www.researchgate.net/publication/274309197_The_Use_of_Ubiquitous_Computing_for_Business_Process_Improvement

筆者前言: 在KRP/CRP/ERP 治理領域，若社區/社群治理與營運是創新管理的最後一哩路，那如何採用現有或是研發中的科技工具，尤其是資訊通訊科技 (Information and Communication Technology, ICT) 是至為關鍵的。也因此，白石時間銀行社群雲的佈建與營運，善選與應用開發所需要的 ICT 科技項目，是已有一創新管理的理論，建模與系統框架，期不管是在 ICT 層級與所支援的社區/社群計劃項目，能夠不斷改善相關業務流程（Business Process Management, BPM)，包括優化時間、成本和質量等。

時間銀行系統與計劃項目做為重塑與強化社區《核心經濟》 (Core Economy) 的重要工具。即如何賦權/賦能社區單位，能夠更有果效的與政府，企業，非營利，學校，群體，家庭及個人等利害關係人，建立與強化更有果效的共同生產樹，朝社區永續發展目標邁進。因此，在現有台灣 Community Exchange System (CES) 伺服器中心為基礎下，如何藉由《業務流程模型和標記法》 (Business Process Model and Notation, BPMN)，來分析改善 CES 業務流程，能夠不斷優化在當地與跨域社區會員彼此之間完成供應與需要項目的週期，包括所需要的時間、成本和質量等。其中，在短中期未來，如何納入與《物連網 》 (Internet of Things, IoT)系統，及《區塊鏈 》(Blockchain)，《人工智慧》 (Artificial Intelligence, AI) 等 ICT 創新工具導入應用 — 即進入所謂無處不在裝置(Pervasive Devices)的系統整合與情境演算優化，或稱《普及演算》(無處不在演算)。當然，所謂的時間銀行系統與相關計劃項目，在如此 Ubicomp 演算世代，在社區場域是將會被強化，淡化，或是移除?  筆者更期待的是，能夠在如此研究實證文章中，可以看到部份或是全部所需要的答案與解決方案。

“… Ubicomp 包含多種收集數據的機制，例如自動識別和數據捕獲 (Automatic Identification and Data Capture, AIDC) [21]（例如，射頻識別 – RFID、條形碼、近場通信 – NFC、磁條）。 Ubicomp 確實模糊了物理環境和虛擬系統之間的界限。一個著名的無處不在系統的例子是 Google Now。 Google Now 使用各種 ubicomp 技術（例如位置跟踪和活動感應）來平滑地調整顯示的內容、回答問題、提出建議甚至代表用戶採取行動。…”

“…Ubicomp systems are less error-prone compared to traditional systems since they diversify their resources of data collection and do not rely primarily on humans. Ubicomp encloses numerous mechanisms for collecting data such as Automatic Identification and Data Capture (AIDC) [21] (e.g., Radio-Frequency IDentification -RFID, bar codes, Near Field Communication -NFC, magnetic stripes). Ubicomp, indeed, blurs the boundary between the physical environment and the virtual system. An example of a famous ubiquitous system would be Google Now. Google Now uses various ubicomp technologies such as location tracking and activity-sensing to smoothly adapt the content displayed, answer questions, make recommendations or even act on behalf of the user…”

本文章有一段引用，也道出了科技創新與人文創新的最核心價值 — 即我們社區場域福祉與幸福 (Community Welfare and Wellbeing) 該如何的改善促進? 或是需要重塑? 若是，那又該如何重塑?  就全球在時間銀行系統與其應用項目的導入與應用開發，真能夠讓我們(台灣)在地的社區生活，如同在樹林中散步令人放鬆呢?

“…正如 ubicomp 的先驅 Mark Weiser 所說：“在樹林中散步時，我們觸手可及的信息比任何演算機系統都多，但人們發現在樹林中散步令人放鬆，而演算機卻令人沮喪。適合人類環境的機器，而不是強迫人類進入他們的環境，將使使用演算機就像在樹林中散步一樣令人耳目一新”[37]。那麼為什麼要浪費所有這些信息呢？…”

“…As Mark Weiser, the pioneer of ubicomp, stated: ”There is more information available at our fingertips during a walk in the woods than in any computer system, yet people find a walk among trees relaxing and computers frustrating. Machines that fit the human environment, instead of forcing humans to enter theirs, will make using a computer as refreshing as taking a walk in the woods” [37]. So why let all that information go to waste?…”

最後，《白石CES時間銀行社群雲》(KCE2CES Community Cloud) 致力於全年無休《誠如台灣總統盃黑客松》社區/社群創新實踐模式! 歡迎來自台灣與台灣以外的法人/自然人單位，一起來參予實踐「e 起共善經濟」!  因為，在這裏，我們沒有提案截止日，只有致力社區/社群SDGs永續創新! 歡迎您的法人或是自然人單位，同樣在致力邁進永續發展目標 (UN Sustainable Development Goals, SDGs) 創新管理最後一哩路: 社區/社群單位者，與我們聯絡。

英中參照閱讀:  The Use of Ubiquitous Computing for Business Process Improvement | 使用無處不在的運算(普及演算)來改進業務流程

本文開始: (只部份翻譯成中文)

Source: TABLE 1 ¬Ubiquitous vs. Ubiquitous Fulfill Request Performance Metrics

使用無處不在的運算(普及演算)來改進業務流程

摘要——由於組織之間的激烈競爭，業務流程改進現在是一項日常活動。一項無情的活動，使業務流程比以往任何時候都更加複雜。隨著它們變得越來越複雜，改進回合變得耗時、昂貴，並且每個結果的質量都處於危險之中，這在某種程度上與改進的概念相矛盾。在本文中，我們提出了一種基於普及演算的業務流程改進技術。首先，我們將業務流程與普及演算結合起來，定義一個普及演算業務流程。然後，我們解釋了無處不在的演算如何對業務流程的性能指標產生積極影響。之後，我們通過擴展 BPMN 為設計無處不在的業務流程製定了規範。最後，我們提出了一個關於時間銀行的具體案例研究來證實我們的理論。建立了對無處不在和非無處不在版本的相同過程的比較研究。結果清楚地表明，無處不在的演算對業務流程性能指標產生積極影響。儘管如此，該案例研究證實，無處不在的演算不僅可以改進業務流程，而且還可以在最少的人工干預下使其得到改進。

索引詞——業務流程 (Business Process)、業務流程改進 (Business Process Improvement)、無處不在的演算(普及演算) (Ubiquitous Computing)、uBPMN、時間銀行 (Timebanking)

1 介紹

為了市場份額，甚至為了生存，公司之間總是處於殘酷的競爭之中。他們必須不斷創新才能保持競爭力。為此，新技術通常被視為解決方案。例如，引入業務流程是為了幫助美國公司重新奪回其對亞洲/歐洲競爭對手失去的霸權地位 [1]、[2]。它們的引入是革命性的，因為它開創了一個面向流程的組織的新時代，在這個時代，結構等級（例如部門）的障礙聲名狼藉。在流程型組織中，參與者、活動、參與者分配的活動和他們的成就順序都經過精心安排，以避免出現意外。業務流程確實在改進其所在組織的績效指標（即時間、成本和質量）方面取得了開創性的成果。

儘管如此，讓我們考慮一個類比的情況。首次推出時，演算機被認為是革命性的。然而，對更快、更便宜和更高效演算機的持續需求刺激了針對其改進的研究。例如，摩爾定律 [3] 規定，芯片中的晶體管數量每 18 個月翻一番，從而導致芯片速度更快、成本更低、效率更高。因此，更好的演算機。

與演算機類似，業務流程在首次引入時也發生了一場革命，並不斷進行改進。然而，組織對進一步優化其業務流程的績效指標的永恆需求設置了一個無限的改進循環。此外，大型組織現在有數百個流程，每一輪改進都會使它們在即將到來的改進中變得更加複雜 [4]。事實上，通過採用這種策略，公司開始面臨一種矛盾的情況。他們敦促改善業務流程（優化時間、成本和質量）在每輪改進後變得更加複雜且記錄更少，這使得它們更難改進（時間和金錢成本高昂）並且更容易出錯（質量有風險）。由於業務流程開始連接到物聯網 [5]、[6]、[7]、[8]、[9]，這給業務流程管理領域帶來了過多的數據和不熟悉的趨勢，因此情況更加惡化.

有多種技術可用於業務流程改進。其中兩個是六西格碼 [10] 和平衡計分卡 [11]。雖然它們是最著名的，但很少有人注意到它們不能應用的情況。對於初學者來說，六西格碼是一種嚴格的方法，它需要 (1) 業務流程參與者的堅定承諾，因為他們對每種類型的參與者（例如冠軍、黑體）都進行了特殊培訓，並且必須始終遵守由(2) 業務流程所有者的持續監控，以保持 sigma 質量水平並檢查任何潛在的離題。事實上，航空公司甚至將處理乘客安全的流程的質量水平定為 7 西格瑪（每百萬個缺陷 0.019）[12]。然而，想像一下當一個或兩個條件（強烈承諾和持續監控）不滿足時。六西格碼將不再適用。例如，讓我們考慮醫療保健。與航空公司不同，醫生既無法控制患者，也無法訪問所有相關數據。對於第一種情況，患者可能是一個粗魯的年輕人、一個不識字的成年人，甚至是一個想要強加她/他的治療過程的自以為是的醫生。此外，患者可能會因為疼痛、恐慌、自戀等而無法控制。她/他所關心的只是盡快好轉，無需進一步考慮。對於第二種情況，例如在定期服用藥丸或回答諸如“您在服用藥丸時喝酒嗎？”等問題時，獲得準確信息對醫生來說可能具有挑戰性。儘管如此，醫生每月治療數百個不同的病例，而且所採用的系統非常有限 [13]。例如，一旦她/他離開醫院，他們就不會跟踪患者的狀態。因此，限制醫生可以訪問的數據類型以評估其病例的進展。同樣，平衡計分卡不能在許多情況下應用。由於它非常嚴格 [14]，因為它側重於一組預定義的指標，因此平衡計分卡不包括流程的大部分業務環境，尤其是供應商、公共機構 [15] 和員工 [16]。它甚至不監控競爭或技術發展 [17]。

總而言之，由於其固有的局限性，現有的業務流程改進技術無法處理前面段落中強調的所有問題。最終，我們相信存在克服這些問題的替代方法，其特徵在無處不在的演算中體現出來。無處不在的演算，或 Ubicomp，代表現代演算的第三個時代，在這個時代，一個人擁有並使用多台演算機。第一個時代和第二個時代分​​別是一個組織擁有的大型演算機，由許多人共享，然後是個人演算機（又名PC），由一個人擁有和使用[18]。引入 Ubicomp 是為了修正僅通過鍵盤和鼠標完成的人機交互。這些過去消耗了我們大部分的注意力和時間，並使我們與周圍發生的事情分離。與看似公理的事物相反，無處不在的演算不僅表示設備無處不在的特性。它還指明了演算如何在我們的生活中無處不在 [19]。Ubicomp 的目標是使用新技術和雜項技術在我們的職業和個人生活中完成簡單和復雜的任務。

為什麼是Ubicomp？ Ubicomp 超越了一對一的交互，為多對多的協作交互奠定了基礎，因為它使演算無處不在。 Ubicomp 系統嵌入環境中或攜帶在身體上，並順利適應用戶的自然交互。它們通過將普通物理對象轉換為智能對象來增強用戶體驗 [20]。例如，語音、音頻和情感都是可能影響無處不在系統行為的物理對象。與傳統系統相比，Ubicomp 系統不易出錯，因為它們使數據收集資源多樣化並且不主要依賴於人類。 Ubicomp 包含多種收集數據的機制，例如自動識別和數據捕獲 (Automatic Identification and Data Capture, AIDC) [21]（例如，射頻識別 – RFID、條形碼、近場通信 – NFC、磁條）。 Ubicomp 確實模糊了物理環境和虛擬系統之間的界限。一個著名的無處不在系統的例子是 Google Now。 Google Now 使用各種 ubicomp 技術（例如位置跟踪和活動感應）來平滑地調整顯示的內容、回答問題、提出建議甚至代表用戶採取行動。

1.1 問題陳述

ubicomp 在業務流程改進領域的使用相對較新。許多貢獻要么將其作為一個整體進行討論，要么專注於其分支之一，即上下文感知，要么探索使用其各種技術中的一些的可能性（例如，將傳感器添加到業務流程中）。此後，我們回顧了這些貢獻並強調了它們的缺點。

大多數涉及 ubicomp 整體的論文的要點是使用無數提供的技術中的唯一技術，即 AIDC，從構成無處不在的業務流程的業務環境的智能對像中收集數據。例如，Jung 等人。 [22] 介紹了一種在無處不在的企業中進行業務流程集成的架構。類似地，[23] 的工作討論了處理捕獲的事件以將它們集成到業務流程的業務規則中。 [24] 的第三個貢獻提出了一個框架，用於根據 AIDC 設備（尤其是 RFID）收集的數據監控無處不在的業務流程。最終，Torres 等人提出了一種用於生成無處不在的業務流程的模型驅動架構 [25] 方法。 [26]。

儘管它們不同，但所有這些論文的總體趨勢是 (1) 解釋泛在演算的刻板優勢，指出它彌合了物理對象和虛擬系統之間的差距 (2) 得出的結論是，如果應用以及何時應用對於業務流程，ubicomp 改進了他們的績效指標。不幸的是，除了與人機交互 (HCI) [27] 領域進行有問題的類比之外，沒有在前提和結論之間建立基本原理。

作為泛在演算的一個子領域，上下文感知通過一波貢獻與業務流程相關聯。他們中的大多數要么將上下文感知理論應用於業務流程（例如，[28]，[29]），要么提出用於上下文感知的業務流程設計方法（例如，[30]，[31]，[32]） .然而，儘管處理整個上下文感知的貢獻激增，但在 HCI 社區中已經解決的與上下文收集、量化和反應相關的問題在業務流程管理領域仍未得到充分研究。儘管如此，似乎沒有切實的用戶研究來顯示上下文感知對上下文感知業務流程的影響。

在業務流程中集成無線傳感器網絡 (WSN) 已經在幾個貢獻中進行了討論。在 [33] 中，作者提出了劃分過程模型，然後將它們轉換為在傳感器網絡中可執行。他們既沒有支持他們的分區想法，也沒有解釋分區過程以及由此產生的分區是否是自包含的。對業務流程進行分區是業務流程管理中一個非常具有挑戰性的子領域。他們的命題中沒有考慮任何分解問題（例如，[34]）。此外，[35] 的作者提出了一種關於業務流程中 WSN 集成的詳細方法，然而，他們更多地從網絡的角度而不是信息系統的角度對其進行分析。最終，[36] 的工作提出了一種為傳感器網絡自動編譯業務流程模型的方法，以便將設計模型的業務流程分析師和對其進行編碼的軟件開發人員聯繫起來。我們相信他們的方法可以補充我們即將推出的方法。

根據之前的分析，到目前為止，特別關注的重點是使用無處不在的演算來改進業務流程的性能指標。 Ubicomp 是一個有前途但研究不足的業務流程改進創新網站。文獻缺乏以直接和結論性的方法討論設計、運行和改進無處不在的業務流程的貢獻。沒有提供任何研究、實驗或正式證據來證實所有這些說法。

1.2 研究貢獻

如今，演算機滲透到我們的工作空間、家庭環境、交通系統、娛樂網絡、醫療保健以及大量以前難以滲透的領域。這項工作背後的想法是利用所有這些設備的無所不在以及它們接管我們生活的事實，將它們出現的普通環境轉化為交互式環境（富含智能對象）。正如 ubicomp 的先驅 Mark Weiser 所說：“在樹林中散步時，我們觸手可及的信息比任何演算機系統都多，但人們發現在樹林中散步令人放鬆，而演算機卻令人沮喪。適合人類環境的機器，而不是強迫人類進入他們的環境，將使使用演算機就像在樹林中散步一樣令人耳目一新”[37]。那麼為什麼要浪費所有這些信息呢？

在本文中，我們將業務流程管理與普及演算結合如下：

1）我們展示了業務流程固有的普遍性，並定義了一個無處不在的業務流程。
2) 我們討論了 ubicomp 如何改進業務流程的性能指標。
3) 我們解釋瞭如何設計無處不在的業務流程。
4) 我們提供了一個具體的案例研究來證實我們的前提。

因此，本文檔的其餘部分結構如下：第 2 節介紹了我們的方法，在該方法中，我們將業務流程連接到無處不在的演算，定義一個無處不在的業務流程，解釋 ubicomp 如何改進業務流程的性能指標並為設計無處不在的業務流程。第 3 節提供了一個具體的案例研究來證實我們的理論。最後，第 4 節總結了本文並概述了未來的工作。

3 案例研究：時間銀行

在本節中，我們提供了一個切實的案例研究，證實了普及演算如何可以作為一種業務流程改進技術。我們的系統可通過 cmu-tbank.com 訪問。移動應用程序只能通過邀請訪問（通過 Google 網上論壇）。除了 Android 之外，不支持其他移動平台。網站和移動應用程序使用相同的網絡服務，如果從台式演算機訪問，則呈現網頁，如果從 Android 設備訪問，則呈現 Json 文件。

3.1 案例概述

本案例研究是一個流程感知型時間銀行信息系統 (IS)。時間銀行[58]、[59]是一個社區居民之間交換服務的平台。居民是時間銀行家。根據她/他與時間銀行系統的交互，他可以是請求者或履行者。例如，一個不擅長或不喜歡做稅的請求者可以在整個系統中廣播一個請求，以在他的社區中請求一個潛在的履行者，他可以代表她/他執行任務。時間銀行旨在通過使社區居民能夠為彼此提供服務來連接社區。實際上，服務的履行不是用普通美元來補償的，而是用象徵性的時間美元來補償的。例如，一小時內執行的服務價值 1 時間美元 (t$)，從請求者的帳戶中扣除並記入履行者。

當前的時間銀行（例如 TimeBanks3、hOurworld4）採用常規業務流程。因此，大多數社區並不那麼容易接受他們，因為這些過程消耗了時間銀行家的大部分注意力並使她/他與現實世界分離。此外，時間銀行家是簡單的公民，因為時間銀行的概念是建立在交換人情之上的。換句話說，不能應用諸如六西格碼之類的常規業務流程改進技術。儘管如此，還沒有考慮將時間銀行業務流程升級為無處不在的業務流程。

典型的流程感知時間銀行 IS 包括但不限於其業務目標為：創建帳戶、發布請求、完成請求、審核請求、管理配置文件和更新帳戶的流程。這些流程在我們的系統中實施。

4 結論和未來工作

關於本文中所做的工作，我們引入了一種新的直接方法，用於使用普及演算改進業務流程的性能指標。首先，我們首先將業務流程連接到普及演算，然後一般性地定義普適業務流程。其次，我們解釋了普及演算如何提高業務流程的性能指標。我們闡明了媒體中斷、上下文感知及其相關技術（例如 AIDC、活動感應）如何對工作流程產生積極影響。第三，我們擴展了 BPMN v2.0 並引入了 uBPMN。 uBPMN 滿足比現有 BPMN 擴展更廣泛的 ubicomp 要求。最後，我們使用時間銀行的具體案例研究來證實我們的命題。在我們的系統中，時間、成本和質量得到了廣泛的改善。

為了改進我們的方法，我們將我們的願景分為理論和實踐。說到理論，我們的目標是探索更多的 ubicomp 技術並拓寬我們的 uBPMN 規範。我們設想提出一個 uBPMN 建模指南來構建無處不在的業務流程。在實踐方面，我們目前正在與一家時間銀行平台提供商進行談判，以擴展我們的系統並將其部署在他們的社區中。通過這樣做，我們將能夠研究我們的過程在現實生活中的行為。我們還打算構建更多無處不在的業務流程，以進一步改善時間銀行家的體驗。