基于petri網(wǎng)工作流建模技術(shù)應(yīng)用

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1、...頁眉基于Petri網(wǎng)的工作流建模與應(yīng)用王曉偉岳超源（華中科技大學(xué)系統(tǒng)工程研究所武漢）摘要：論文對(duì)工作流管理領(lǐng)域的幾種概念建模方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的比較分析，選擇了Petri網(wǎng)作為工作流建模的主要工具，探討和總結(jié)了工作流程的路由結(jié)構(gòu)、觸發(fā)機(jī)制、可靠性工作流模型的分析方法、轉(zhuǎn)換原則以及組合性質(zhì)，通過案例闡述了基于Petri網(wǎng)的工作流建模技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用表明該建模方法簡(jiǎn)單、可行，能夠保證工作流模型的有效性，而且便于工作流網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)形式化。關(guān)鍵詞：Petri網(wǎng)；建模；工作流管理系統(tǒng)工作流管理是一個(gè)被業(yè)界廣泛應(yīng)用并迅速發(fā)展的技，它的主要特點(diǎn)是使處理過程自動(dòng)化，使人以及各種應(yīng)用工具相互之間協(xié)調(diào)工

2、作，以完成某項(xiàng)業(yè)務(wù)。其目的是為了讓合適的人或軟件在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間執(zhí)行正確的工作。工作流管理系(WFMS)是一種支持人們異地、異步協(xié)作的一種群件系統(tǒng)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)，目前，通用的WFMS及聲稱具有工作流管理功能的系統(tǒng)已達(dá)250種之多，如IBM公司的FlowMark，LotusDomino/Notes等。但是，大多數(shù)WFMS不能以自然的方式描述企業(yè)管理流程，許多系統(tǒng)受到嵌套(nesting)、并發(fā)與選擇的混合等多方面的限制，而且它們不能清楚描述工作流執(zhí)行的狀態(tài)；幾乎沒有任何WFMS能夠提供對(duì)工作流概念模型的分析，而且缺乏對(duì)工作流調(diào)試，測(cè)試的工具。這對(duì)WFMS來說是無法忍受的；工作流領(lǐng)域概念建模

3、技術(shù)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的WFMS難以實(shí)現(xiàn)互操作。1工作流建模方法的選擇目前，信息系統(tǒng)建模方法有很多，如數(shù)據(jù)流程圖(DFD)、角色行為圖(RAD)、IDEF系列、事件流程鏈(Event-ProcessChain)、Petri網(wǎng)等，表1比較了它們的特點(diǎn)和差異。....頁腳...頁眉表1幾種建模方法比較比較內(nèi)容流程圖角色行為圖IDEF系列事件流程鏈Petri網(wǎng)過程特點(diǎn)職能型職能型職能型跨職能跨職能建模方向混合混合面向功能面向客戶混合是否有抽象機(jī)制無無有無有可理解性較好在嚴(yán)密支持下尚可一般一般一般計(jì)算機(jī)化能力可以可以可以較弱可以是否引入組織因素否是否是否是否動(dòng)態(tài)是否否是是通過綜合比較，可以

4、看出Petri網(wǎng)是從過程的角度出發(fā)為復(fù)雜系統(tǒng)的描述與分析而設(shè)計(jì)的一種有效建模工具。經(jīng)過多年的發(fā)，Petri網(wǎng)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)異步成分之間進(jìn)行通信的理論基礎(chǔ)，它在描述并發(fā)、沖突、同步等重要行為上所表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)，以及具有形式化步驟與數(shù)學(xué)圖論支持的理論嚴(yán)密性，特別是其圖形表達(dá)的直觀性和便于編程實(shí)現(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)，尤適合工作流領(lǐng)域的建模需求。2　基于Petri網(wǎng)的工作流建模技術(shù)　　工作流網(wǎng)絡(luò)的路由結(jié)構(gòu)企業(yè)業(yè)務(wù)流程的基本形式可以歸納為4類，即順序、并行、條件和反復(fù)等。具體說明如下：1)順序路由：是指其中的各個(gè)活動(dòng)以固定的次序被引發(fā)執(zhí)行的流程片段，主要用于表達(dá)任務(wù)間的因果關(guān)系，如圖1(a)所示；2)并

5、行路由：如圖1(b)所示，是指其中任務(wù)和是并行執(zhí)行但又可以以任意的順序執(zhí)行的流程片段，針對(duì)這種并行路由，需構(gòu)建兩個(gè)邏輯“門”結(jié)構(gòu)：與關(guān)系分支和與關(guān)系匯合；3)條件路由：如圖1(c)所示，是指其中任務(wù)和依據(jù)條件進(jìn)行選擇執(zhí)行的流程片段，即任務(wù)執(zhí)行后或者執(zhí)行任務(wù)或者執(zhí)行任務(wù)，....頁腳...頁眉這里也使用兩個(gè)邏輯“門”結(jié)構(gòu)：或關(guān)系分支；或關(guān)系匯合；4)反復(fù)路由：如圖1(d)所示，是指對(duì)某一任務(wù)反復(fù)執(zhí)行多次(如出口處某個(gè)條件未得到滿足)的流程片段。圖1工作流網(wǎng)絡(luò)的四種路由結(jié)構(gòu)3　工作流網(wǎng)絡(luò)分析3.1可靠性定義定義2：(可靠性)一個(gè)工作流網(wǎng)絡(luò)模型W=(P，T;F)是可靠的，當(dāng)且僅當(dāng)：1）對(duì)于

6、初始標(biāo)識(shí)i可達(dá)的每一個(gè)標(biāo)識(shí)M，存在一個(gè)點(diǎn)火順序使得標(biāo)識(shí)M可達(dá)標(biāo)識(shí)o，即　2)標(biāo)識(shí)o是從初始標(biāo)識(shí)可達(dá)的，唯一滿足庫所o至少包含一個(gè)托肯的標(biāo)識(shí)，即3)在(W，i)中不存在死變遷，即　這里符號(hào)i有兩含義，即庫所i和庫所i中存在唯一托肯時(shí)的標(biāo)識(shí)。另外，不難發(fā)現(xiàn)可靠性特征反映的是有關(guān)WF-net動(dòng)態(tài)行為特征。定義中的條件1)描述的是從初始標(biāo)識(shí)i開始，總能達(dá)到終止標(biāo)識(shí)o，定義中的條件2)是說當(dāng)庫所o中存在一個(gè)托肯時(shí)，其他庫所應(yīng)為空。有時(shí)用“正當(dāng)結(jié)束”來描述上述的兩條要。最后一條要求描述的是在初始標(biāo)識(shí)中不存在死變遷。....頁腳...頁眉3.1轉(zhuǎn)化原則建立工作流網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)化原則，目的是保證其轉(zhuǎn)化時(shí)的

7、可靠性，具體說明如下。原則1：(串行轉(zhuǎn)換)一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)可以拆分成兩個(gè)連續(xù)的簡(jiǎn)單任務(wù)和，反之，兩項(xiàng)連續(xù)的簡(jiǎn)單任務(wù)可以聚合為一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，如圖2(a)所示；原則2：(條件轉(zhuǎn)換)一項(xiàng)一般性任務(wù)可以拆分成兩個(gè)條件性的任務(wù)和，反之，兩個(gè)條件性任務(wù)可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)任務(wù)。常常兩個(gè)特定的任務(wù)可以由一個(gè)更一般的任務(wù)來替換，如圖2(b)所示；原則3：(并行轉(zhuǎn)換)任務(wù)可以轉(zhuǎn)換為兩個(gè)并行的任務(wù)和，任務(wù)和的執(zhí)行效果和的執(zhí)行效果相同，相反，兩個(gè)并行的任務(wù)也可以由一個(gè)任務(wù)代替，如圖2