技术摘要：一种面向可持续性且增强型物联网业务过程的概念模型与方法论

问题陈述

虽然将物联网（IoT）设备集成到业务过程（BPs）中为自动化和效率提升提供了巨大潜力，且业务过程管理（BPM）已越来越多地关注可持续性，但仍存在系统性的空白。现有的研究往往过于局限于环境维度（绿色 BPM）或运营效率，缺乏一个能够整合物联网能力来衡量并提高所有五个维度（经济、社会、人类、环境和技术）可持续性的整体框架。此外，目前缺乏结构化的方法论来分析现有业务过程、识别可持续性差距并以可衡量的方式实施物联网增强的改进。作者认为，如果没有稳健的概念基础和清晰的方法论指导，组织将难以系统地评估并提高其可持续性绩效。

拟议解决方案：概念模型与方法论

为了解决这些差距，作者通过设计科学研究（DSR）提出了两个主要人工制品：一个概念元模型和一个结构化的四步法。

1. 概念模型（元模型）

作者提出了一个“面向可持续性且增强型物联网业务过程的元模型”，该模型桥接了三个领域：可持续性、BPM 和物联网。

• 可持续性领域： 基于 Penzenstadler 和 Femmer (2013) 的理论，它定义了目标（Goals）、维度（Dimensions）（个人、社会、经济、技术、环境）、价值观（Values）、指标（Indicators）、法规（Regulations）和利益相关者（Stakeholders）。它区分了业务活动（核心流程任务）与可持续活动（旨在改善价值观的措施）。
• BPM 领域： 代表标准的流程元素，如业务过程（Business Processes）、活动（Activities）、任务（Tasks）、参与者（Actors）、事件（Events）和决策点（Decision Points）。
• 物联网领域： 引入了物联网设备（IoT Devices）（传感器、执行器、复杂设备）作为流程执行者或数据源。
• 关键集成： 该模型明确地将以下内容相连：
  • 将活动与可持续活动及业务活动相连。
  • 将传感器与测量（Measurements）相连，进而推导出可持续性指标。
  • 将物联网设备既视为主动执行者（执行器）也视为被动监测器（传感器），并承认其部署本身也会产生可持续性影响（成本、能耗），这些影响必须经过分析。

2. 方法论

该方法论提供了一种结构化、迭代的方法来分析和改进业务过程。它需要一个多学科团队（高管、流程所有者、可持续性专家、物联网专家、数据工程师等），并包含四个核心步骤：

• 第一步：确定可持续性维度与价值观
  • 建立业务过程（例如通过 BPMN 2.0）。
  • 根据组织目标选择相关的可持续性维度。
  • 确定这些维度下的具体价值观，并分析潜在的冲突或权衡。
• 第二步：测量业务过程的可持续性
  • 确定与所选价值观相关的业务过程片段（BP Fragments）（子流程）。
  • 为这些片段提出指标（定量或定性）。
  • 定义这些指标的测量公式（Measurements）。
  • 物联网集成： 推荐并安装用于采集必要数据的物联网设备（传感器/执行器）。如果物联网无法测量特定指标，则寻找替代数据源（人工日志、ERP 数据）。
• 第三步：分析收集到的可持续性数据
  • 在定义的观察期内，从物联网设备和流程执行日志中收集数据。
  • 从原始数据中推导出计算出的可持续性指标。
  • 将指标与业务过程片段进行对比分析，生成可持续性报告，从而突出低效环节或改进领域。
• 第四步：改进业务过程
  • 提出可持续活动： 根据报告建议变更方案（如数字化、自动化）。
  • 选择活动： 评估可行性、投资回报率（ROI）以及与目标的对齐程度。
  • 转化为修改： 更新业务过程模型（例如添加物联网参与者、移除人工步骤）。
  • 验证： 审查更新后的模型。如果需要进一步分析，则从第二步开始循环；否则，完成最终的“面向可持续性且增强型物联网业务过程”。

案例研究与结果

作者通过两个不同的场景验证了其方法：

1. 智能旅游（运行示例）：

   • 背景： 一个涉及入住、客房使用和退房的手动酒店住宿流程。
   • 应用： 方法论识别了与“宾客满意度”和“资源效率”相关的片段。推荐使用物联网设备（智能插座、空调控制器）来测量能耗（碳足向指数）。通过调查问卷测量入住流程的流畅度。
   • 结果： 分析揭示了实现数字化入住/退房和自动化空调调节的机会。改进后的流程减少了纸张浪费，优化了能源使用，并通过数字钥匙和自动化客房准备提升了宾客体验。

2. 智能医疗（受控案例研究）：

   • 背景： 模拟实验室环境中的献血程序，重点关注手部卫生合规性。
   • 应用： 团队关注个人（健康）、环境和经济维度。物联网设备（秤、运动传感器、按钮）监测手部消毒剂的使用情况和活动时长。
   • 结果： 数据分析显示，虽然在“何时”进行卫生清洁的合规性较高，但手部卫生持续时间（平均 20 秒）低于世卫组织（WHO）的建议标准（30 秒）。该方法论引导提出了一个实时视觉反馈仪表盘，旨在指导受训人员，从而在不改变核心医疗程序的情况下提高依从性和可持续性。

核心贡献

1. 概念模型： 一个正式的元模型，集成了可持续性、BPM 和物联网，明确定义了物联网设备如何支持、测量并影响五个维度的可持续性。
2. 结构化方法论： 为组织提供了一套实用的、循序渐进的指南，使其能够系统地分析现有业务过程，利用物联网测量可持续性绩效，并实施有针对性的改进。
3. 整体视角： 超越了传统的“绿色 BPM”关注点，该方法同时处理经济、社会、人类、技术和环境五个维度。
4. 概念验证： 通过在两个不同领域（旅游业和医疗保健）的应用，展示了该方法论能够识别特定的可持续性差距并提出由物联网驱动的解决方案。

意义与主张

作者声称，其工作为组织从零散的可持续性尝试转向结构化、可衡量的管理方式提供了必要的系统基础。通过通过可持续性视角连接 BPM 与物联网，该方法论实现了：

• 可追溯性： 记录可持续性决策及其权衡背后的逻辑。
• 自动化： 识别可以触发自动化行动以提升可持续性的特定流程步骤。
• 跨学科协作： 为多元化的专家（BPM、物联网、可持续性专家）定义了清晰的角色，以便协同工作。

论文承认了局限性，指出该方法论需要大量的数据基础设施、跨学科专业知识，且尚未包含用于处理复杂权衡的自动化决策支持工具。然而，作者断言，所提出的人工制品为评估和增强物联网增强型业务过程的可持续性提供了一个稳健的起点。未来的工作包括集成大语言模型（LLM）以辅助指标选择和物联网推荐，以及开展更大规模的工业验证。