Petri网的OA工作流模型的研究与设计_陈立

97 一线技术 基于Petri网的OA工作流 模型的研究与设计 文⊙ 陈立 姚丹霖（国防科技大学计算机学院 湖南 长沙） 摘要:Petri网既有严格的数学描述，又 有直观的图形 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示，是理想的工作流建模 技术。本文以发文管理流程为例，提出了 一个基于Petri网工作流建模的方法并进行 了模型的正确性验证。 关键词:Petri网；办公自动化；工作流 建模 一、引言 随着网络的日益普及和全球信息化进 程的发展，Internet技术及其应用以及相 关技术的发展，给工作和日常生活等各个 方面带来了深刻影响。网络的普及已为办 公自动化提供了坚实的物质基础，建立一 个集成化的办公环境，充分有效的利用各 种技术和资源，完成各项办公业务，提高 办公效率和质量，已引起越来越多的企事 业单位和政府部门的高度重视和应用。 工作流建模是工作流技术中极为重要 的组成部分。通过一系列的过程定义，利 用操作、事件、触发条件等过程因素，构 造工作流模型，从而实现对现实流程的关 系抽象[3]。在这一工作流建模过程中，只 有保证工作流模型和系统目标同构，才能 充分发挥工作流模型对过程开展的指导作 用。图 1为 O A系统工作流模型。 本文就公文流转系统建模进行了研 究，提出了以Petri网理论为基础的工作流 建模方法。 二、基于Petri网的工作流建模研究与 设计 （ 一 ）办 公 系 统 中 工 作 流 业 务 流 程 描 述 本文以亲自组织开发的某办公自动化 系统为背景，实现办公自动化包括信息发 布和检索、公文流转、电子邮件、办公事 务自动化和一体化。其中，公文流转系统 是最主要的工作流系统之一。公文流转系 统中的发文管理的具体工作流程如图2所 示。从业务部门起草公文，提交本部门负 责人审核批阅，再由部门负责人提交相关 部门领导会签，会签后提交办公室主任审 核，然后送领导签发，最后由文件管理员 登记分发。 （ 二 ）模 型 设 计 1.基于 Petri网的工作流建模技术 工作流建模方法有很多种，比如角色 行为图、面向对象、实体关联建模等等。 Petri建模是建模型领域中被人们广泛采用 的一种，Petri网的概念最早是在1962年 由C.A.Petri在博士 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 中提出来的，它 是一种可用图形表示的组合模型，具有直 观、易懂和易用的优点，同时又有严格的 数学表述方式，相对于其它方式的表现形 式而言更为确切，特别适合于描述异步 的、并发的计算机系统模型。由于Petri网 能表达并发的事件，在处理并发和多路由 方面有很好的表现，研究领域认为Petri网 是所有流程定义语言之母。下面就先了解 一下Petri网和工作流网[4]。 Petri网是一个满足如下充要条件的三 元组N=(S，T；F)： 1）S∩T＝Φ 2）S∪T Φ 3）F S T∪T S 4）dom(F)∪cod(F)=S∪T 其中dom(F)={x|y：(x，y)F}、cod (F)={y|x：(xy) F}分别为F的定义域和 值域。 S和T分别称为N的库所（Place）集 和变迁（Transition）集，F为流关系（Flow Relation）。库所和变迁又称为S元素和T 元素,或S元和T元。X=S∪T称为N的元 素集。F是由一个S元素和一个T元素组 成的有序偶的集合,称为 N的流关系。 20世纪90年代，荷兰学者Aalst以基 本网系统（E N _系统）为基础，提出了工 作流网（WF_NET）的概念[5]，工作流网 定义如下： Petri网PN=(P，T；F)是WF_NET的 充要条件是： 1）存在一个源库所i P,使得·i=Φ； 2）存在一个汇结库所o P,使得i·= Φ； 3）每一个节点x P∪T都位于从i到 o的一条路径上。 T中的变迁代表业务流中的任务，任 务之间的依赖关系 F 通过库所的连接表 示。多个任务的执行主要有顺序执行、并 行执行和选择执行，Aalst为这几种业务流 共同的基本结构规定了特殊的符号，这几 种基本结构的特殊符号表示如图 3 表示 [5]。 图3中AND_split和AND_join与Petri 网变迁规则一致，是一种AND关系，方框 中的三角形表示需要外界介入才能使T发 生。OR_split和OR_join与Petri网变迁规 则不一致，是由两个变迁合并而成，是一 种 O R关系。在下面的工作流模型设计中， 我们将采用工作流网对前面描述的业务关 系进行设计。 2 .工作流模型设计 根据图2的发文流程，我们可以找到 如下工作流任务：t1：业务部门拟稿；t2： 部门负责人审核批阅；t3：部门负责人选择 相关部门会签；t4：A部门会签；t5：B部门 会签；t6：C部门会签（在这里就没有全部 列出所有部门了）；t7：会签结束送办公室 主任审核；t8：办公室主任审核；t9：领导 签发；t1 0：文件管理员登记分发；工作流 中相应的库所用相对应编号的 p来表示。 其中t3的输出为选择若干部门会签，因此 这里就采用图3中的OR_split输出，而t7 是要求收到所选择部门的会签后才能进行 下 一 步 ， 因 此 这 里 用 的 是 图 3 中 的 OR_join。这样就形成了如图4的工作流原 98 一线技术 始模型图。 图4：工作流原始模型图 从实际的业务流程来看，这个流程还 只是一个基本流程，还需要进一步完善。 第一：在实际流程中一份公文拟稿交部门 领导审核批阅中，可能不合格，则要求回 到t1重新拟稿，这里需要加一条t2到t1的 路由。第二：该公文可能与其它部门无关， 则t2不需要其它部门会签，也有可能不要 提交办公室主任审核而直接提交领导签 发，因此这里需要加一条t2到t8的路由和 一条t2到t9的路由。第三：会签可能不能 通过，则要返回到部门领导，因此要添加 一条t7到t2的路由。第四：办公室主任审 核可能不通过，则要返回到部门领导t2重 新审核拟稿，这里也要加一条t8到t2的路 由。第五：领导审核不通过，同样需要回 到t8重新审核，也要加一条t9到t8的路由。 经过上述完善，图 4的工作流原始模型发 展为完整工作流模型，如图 5所示。本文 中仅对一个基本的工作流程模型设计作了 介绍，对于完整的复杂的工作流程可以以 本例为基础，结合Pr/T_系统、有色网系 统等高级Petri网技术来实现。 图5：完整工作流网模型 三、工作流模型的正确性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 对于设计好的工作流模型的工作流逻 辑，如何保证其正确性呢，在这里我们必 须了解一个正确WF_LOGIC的性质：畅通 性。一个正确的WF_LOGIC应该保证入口 库所中的托肯经过传递、复制及合并能流 动到一个终点库所，而且与冲突消解 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 无关，这被称之为畅通性（troughness）。 因此，我们只需证明W F _ L O G I C是畅通 性。那么我们如何来证明其畅通性呢？对 于一个树或者图我们有很多证明畅通的方 法，在 W F - L O G I C中，我们可以利用 WF_LOGIC的结构，在WF_LOGIC中找 出局部畅通结构，通过不改变畅通性的方 式将其化简，最后如果能逐步化简成为一 个 没 有 变 迁 的 结 构 ： 一 个 库 所 ， 则 WF_LOGIC肯定是 畅通的。 下面我们就来验证我们前面设计的工 作流模型的逻辑的正确性，证明之前，我 们先了解几个要用到的化简规则[4]： 规则1：若p1=（T1，T，（a，a1）和p2= （T，T2，（b1，b））满足a1=b1，则可以化 简为p=（T1,T2,（a,b））。 规则2：若变迁t和库所p1，p2满足t ∈p1·∧{t}=·p2且p2·≠Φ∨p1·={t}， 则p1和p2可以完全合并为p，·p=·p1，p· =p1·∪p2·-{t}。若p1中有托肯，则p中 也对应存在。 规则3：同步器pi=（{t}，{ti}，（1，1））， i=1，2，⋯，a，则可以合并为同步器p= （{t}，{t1，t2，⋯，ta}，（1，a））。 同步器pi=（{ti}，{t}，（1，1）），i=1， 2，⋯，a，则可以合并为同步器p=（{t1， t2，⋯，ta}，{t}，（a，1））。 了解这些规则后，我们对前面的工作 流逻辑进行验证，根据前面的 W F _ N E T， 其对应的WF_LOGIC如图6所示。 在图 7中，我们根据前面的化简规则 进行化简： 第一 步，我们 根 据 前 面 叙 述 的规则 3 对t3，t4， t5，t6，t7 进 行 化 简，如图 7第一步 所示；然后根据规则 1，将工作流逻辑再 进一步化简，可以得到图 8。 图7：第一步化简图 图8：第一步化简结果 第二步，根据规则2，对图8进行进一 步化简，可以得到图9，同理可化简其它 类似部分得到最终结果图 10。 图 9：第二步化简图图 图10：最终化简结果图 由此，我们可以看出，前面建立的工 作流逻辑可以成功的化简为一个库所（图 10）。根据前面的分析，可以得出结论，本 工作流逻辑是畅通的，我们前面建立的工 作流模型是一个正确的工作流模型。 四、总结 本文就亲自开发的办公自动化系统， 提出了基于Petri网的工作流建模方法。通 过以公文流转中的发文流程为例，完整的 描述了一个工作流建模的过程并验证了模 型的正确性，同时将本文中设计的模型应 用到我所开发的办公系统中，通过这些研 究既提高了自己的理论水平和创新能力， 同时也将这些方法在实际项目中得到了应 用。在以后的工作中，我将对工作流模型 的性能分析等方面作更进一步研究。 参考文献： [1]Workflow Management Coalition . Workflow management coalition terminology and glossary(WfMC-TC-1011) [R]. Brussels: Workflow Management coalition,1996 [2]AALST,W M P VAN DER. The app lication of petri nets to workflow management [J]. The Journal of Circuits Systems and Computers,1998: 8 (1) : 21 - 26 [3]LIUK,ONGT.Amodeling approachfor handling business rules and exception[J]. The ComputerJournal,1999,42（3）:206－ 223 [4]袁崇义，《Petri网原理与应 用》[M]. 北京：电子工业出版社， 2005.3 [5]Wil van der Aalst,Kees van Hee, Workflow Management Models,methods and systems [M].1st edition,MIT Press,January 1,2002 图6：发文工作流逻辑图