基于petri网化简方法的工作流模型验证

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1、李建强，范玉顺，《信息与控制》，Vol.30，No.6，2001，pp.492-497基于Petri网化简方法的工作流模型验证李建强范玉顺清华大学自动化系，北京100084摘要：经营过程的建模、分析与优化是支持企业经营过程重组（BPR）的重要基础，行之有效的模型分析方法是成功进行模型分析的重要的关键技术问题。在深入分析了经营过程工作流模型特点的基础上，本文提出了一种基于Petri网图形化简规则的业务过程模型分析与验证方法，证明了所提出这套化简规则的完备性和多项式时间的复杂性。并应用一个实例证明了所提出方法的有效性。关键词：经营过程重

2、组，工作流分析，Petri网，模型化简一、引言(Introduction)：BPR的实质是企业根据市场的需要以企业经营过程为核心重构企业的关键业务流程，并建立与其匹配的运行机制和组织结构，实现对经营过程的有效管理和控制。它一般分为五个阶段：项目规划、企业经营过程建模、模型分析与优化、基于模型的企业经营过程重组实施和项目评价与监控.。在这个过程中模型分析与优化是企业实施BPR中非常重要的一个环节，对BPR成功与否起着至关重要的作用。近几年来，作为支持BPR的重要技术的工作流技术得到了广泛的重视，但是由于工作流技术产生于实际应用，缺乏良

3、好的理论基础，应用工作流方法建立的企业经营过程模型缺乏必要的行之有效的模型验证和模型分析方法。所以研究如何从理论上验证所建立的过程模型结构的合理性，研究如何评价所建立的模型的性能和优化模型的方法显得尤其重要。反映企业经营过程的工作流模型的正确性、有效性、和高性能是模型分析和优化的主要内容，所以我们把模型分析分成三个部分：模型证实、模型验证、模型性能分析。其中模型证实从一般模型分析的角度来讲仅是证实模型完成其功能的有效性，而在我们要研究的模型性能分析中则是需要确认模型是否与要描述的真实世界中系统相一致。模型验证也包括两个方面：一方面它

4、作为单独分析工作流模型的正确性（不存在结构上或行为上的死锁等）的静态分析方法而存在，另一方面它作为模型性能分析的一部分，即在进行模型性能仿真之前，验证仿真模型（企业环境或经营过程描述等）的正确性。模型性能分析一般指通过仿真获得的仿真数据（业务平均处理时间、资源平均利用率等）来评估新建立的经营过程是否满足目标需求。虽然现在绝大部分的工作流产品都提供模型性能分析的仿真功能，但由于复杂性等原因很难找到一种有效的算法对模型进行分析与验证。本文在总结模型分析研究成果现状的基础上，针对目前模型验证方法存在的不足，总结了Petri网模型分析中的一

5、些图形化简规则，针对企业经营过程模型的特点并利用文[1]中提出的模型正确性标准，提出了一种具有完备性和高效率的工作流模型的模型验证方法。本文第二节对工作流模型及工作流模型验证与分析现状进行了分析；第三节介绍相关Petri网知识，并给出了一种从工作流联盟的过程定义到工作流网的模型映射方法；第四节详细讨论了我们提出的工作流模型验证方法，并以实例进行了说明。二、工作流模型及验证方法现状(WorkflowModelandItsVerification)目前有很多方法都可以用来进行工作流（过程）模型的定义和描述，如：WFMC定义语言、EPCM

6、模型、Petri网等。尽管各种工作流建模方法形式上不尽相同，但它们都能提李建强，范玉顺，《信息与控制》，Vol.30，No.6，2001，pp.492-497供对逻辑顺序结构，资源使用，路由控制信息等流程定义所必须的要素的描述。从研究中我们认识到工作流模型对企业经营业务过程的完整描述一般应包括五个方面（见图1）：过程视图、信息视图、资源视图、组织视图，功能视图。过程视图用来定义实现某种经营目的或经营目标需要那些活动，及它们执行的顺序或相互约束关系。功能视图从过程或活动的功能的角度对工作流模型进行描述，包括输入、输出、约束、资源（人或

7、物）的操作等。资源视图和组织视图是工作流模型从资源配置或分配的角度对经营过程进行描述，它包括组织划分和基于活动的资源分配等，以此来完成与过程模型的关联。信息视图则主要信息视图引据控制用数资织源组数用据引分资划源织分组过程视图配资源A资源C资源组织划分资源B资源D执行者组织视图资源视图活动所需设备触发应用输入输出功能视图图1.工作流过程模型Figure1.WorkflowModel从两个方面对工作流模型进行描述：工作流控制数据、工作流相关数据。工作流控制数据用来辨别每个过程或活动实例的状态并根据工作流相关数据（确定过程实例状态转换的条

8、件）来判断选择下一个将执行的活动，即通过工作流控制数据和工作流相关数据的协同工作共同来完成事务实例在业务过程中的路由。可以看出，工作流模型侧重于描述业务流程包括什末活动及各个活动以什末样的逻辑关系来完成经营目标，它不涉及活动如何被执行