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Combining visualization and sonification techniques for monitoring and analyzing business process execution data
Tobias Hildebrandt
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Wirtschaftswissenschaften (Dissertationsgebiet: Wirtschaftsinformatik)
Betreuer*in
Stefanie Rinderle-Ma
DOI
10.25365/thesis.48841
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-22769.79192.816061-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Durch die zunehmende Digitalisierung und Automatisierung von Geschäftsprozessen nimmt die Menge der verfügbaren Prozessdaten zu, was vor neue Herausforderungen für die Echtzeitüberwachung von laufenden Prozessen sowie die nachträgliche Auswertung von Prozessausführungsdaten stellen kann. In beiden Bereichen haben sich Techniken der Datenvisualisierung etabliert, welche meist mit automatisierter Datenverarbeitung, maschinellem Lernen und Statistik kombiniert werden. Die Visualisierung weist jedoch gewisse Schwächen und Herausforderungen auf, wie beispielsweise die Schwierigkeit, sich während der visuellen Prozessüberwachung auf andere Tätigkeiten zu konzentrieren, oder die begrenzte Anzahl von visuellen Dimensionen, auf welche Daten abgebildet werden können.
Um einige dieser Herausforderungen abzuschwächen, schlagen wir vor, Visualisierung und Visual Analytics mit Sonifikation (die Repräsentation von Daten mittels nicht-sprachlichem Klang) zu multi-modalen Systemen zu kombinieren. Die Sonifikation weist mehrere Eigenschaften auf, welche sie als sehr geeignet für die Überwachung und Auswertung von Prozessdaten erscheinen lässt, wie die Möglichkeit zur beiläufigen Überwachung, oder unsere Fähigkeit, kleinste Veränderungen in Rhythmus und Tonhöhe im Zeitverlauf wahrzunehmen. Da die Anwendung von Sonifikation auf den Bereich der Geschäftsprozesse bisher allerdings kaum untersucht wurde, gibt es in diesem Bereich noch einige offene Forschungsfragen zu beantworten.
Diese Dissertation beantwortet mehrere dieser offenen Forschungsfragen, beispielsweise wie Visualisierung und Sonifikation effektiv zu multi-modalen Systemen für die Überwachung und Auswertung von Geschäftsprozessdaten kombiniert werden können, oder welche Sonifikationstechniken und -abbildungen für die vorliegenden Arbeitsaufgaben und Anforderungen ideal sind.
Zu diesem Zweck wurde das SoProMon System, eine modulare Evaluationsumgebung für multi-modale Sonifikationen zur beiläufigen Prozessüberwachung, entwickelt.
Eine damit durchgeführte Studie kommt zu dem Ergebnis, dass eine Variante welche Visualisierung, auditive Benachrichtigungen und kontinuierliche Sonifikation kombiniert, die Überwachungseffektivität im Vergleich zur alleinigen Visualisierung signifikant verbessern kann.
Ein weiterer entwickelter Prototyp kombiniert beide Modalitäten, um Nutzer in der nachträglichen Auswertung von Geschäftsprozessausführungsdaten zu unterstützen. Es gibt Hinweise darauf, dass eine enge Integration von beiden Modalitäten dabei helfen kann, ein solcher Effekt muss aber noch durch qualitative und quantitative Experimente bewiesen werden.
Alles in allem beweist diese Dissertation, dass die Sonifikation in vielen Bereichen eine sinnvolle Ergänzung zur Visualisierung darstellt, insbesondere in der Echtzeitüberwachung.
Abstract
(Englisch)
Due to increased computerization and automation of business processes, the amount of available process data increases, which can make it more difficult to maintain a real-time overview of running processes and detect trends and developments in lager volumes of historical process execution data. Data visualization techniques are well-established in real-time monitoring and retrospective analysis of business process data, and these visualization techniques are typically combined with automated data processing, machine learning, and statistics. However, visualization poses certain limitations and challenges, such as the difficulty to focus on other work while performing visual process monitoring, or the limited number of visual dimensions onto which data can be mapped.
To alleviate some of these challenges, we propose to combine visualization and visual analytics with sonification (the representation of data using non-speech sound) to multi-modal systems. Sonification has several characteristics that make it suitable for monitoring and analyzing business process data, such as the possibility to monitor passively or human ability to detect even slight deviations in rhythm and pitch over time. However, as its application to the domain of business processes has hardly been researched, many open research questions remain in this area.
This PhD thesis answers several of those open questions, e.g. how to effectively combine visualization and sonification to multi-modal systems for business process monitoring and analysis, and which sonification techniques and mappings are best suited for the tasks and requirements at hand.
To this end, the SoProMon system, a modular evaluation framework for multi-modal sonifications for process monitoring as a secondary task, has been developed. A quantitative and qualitative experiment based on this system
has been devised. It aims to test the SoProMon framework and determine how
different types of sonification can help in guiding attention.
One of the main results is that a variant combining visualization, auditory alerts and continuous sonification increases monitoring performance significantly over visualization alone.
Another developed prototype combines both modalities to support users in the post-hoc analysis of business process execution data. While it seems that a tight integration of both modalities can support users in post-hoc data analysis as well, this will still need to be proven through qualitative and quantitative experiments.
Overall, this thesis proves that sonification can be a valuable supplement to visualization in many areas, especially those involving real-time monitoring.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Business Process Management Business Process Monitoring Business Process Intelligence Sonification Visualization Visual Analytics Multi-modal Systems Human-Computer Interaction Human Factors Audiovisual Analytics
Schlagwörter
(Deutsch)
Geschäftsprozessmanagement Geschäftsprozessüberwachung Geschäftsprozessintelligenz Sonifikation Visualisierung Visual Analytics Multimodale Systeme Mensch-Computer-Interaktion Menschlicher Faktor Audiovisual Analytics
Autor*innen
Tobias Hildebrandt
Haupttitel (Englisch)
Combining visualization and sonification techniques for monitoring and analyzing business process execution data
Paralleltitel (Deutsch)
Kombinieren von Visualisierungs- und Sonifikationstechniken zur Überwachung und Analyse von Geschäftsprozessausführungsdaten
Publikationsjahr
2017
Umfangsangabe
XII, 172 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Stefanie Rinderle-Ma ,
Paul Vickers
AC Nummer
AC14509996
Utheses ID
43162
Studienkennzahl
UA | 796 | 305 | 175 |