基于petri网工作流建模技术应用

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1、...页眉基于Petri网的工作流建模与应用王晓伟岳超源（华中科技大学系统工程研究所武汉）摘要：论文对工作流管理领域的几种概念建模方法进行了简单的比较分析，选择了Petri网作为工作流建模的主要工具，探讨和总结了工作流程的路由结构、触发机制、可靠性工作流模型的分析方法、转换原则以及组合性质，通过案例阐述了基于Petri网的工作流建模技术。实际应用表明该建模方法简单、可行，能够保证工作流模型的有效性，而且便于工作流网络的计算机形式化。关键词：Petri网；建模；工作流管理系统工作流管理是一个被业界广泛应用并迅速发展的技，它的主要特点是使处理过程自动化，使人以及各种应用工具相互之间协调工

2、作，以完成某项业务。其目的是为了让合适的人或软件在恰当的时间执行正确的工作。工作流管理系(WFMS)是一种支持人们异地、异步协作的一种群件系统。据有关资料统，目前，通用的WFMS及声称具有工作流管理功能的系统已达250种之多，如IBM公司的FlowMark，LotusDomino/Notes等。但是，大多数WFMS不能以自然的方式描述企业管理流程，许多系统受到嵌套(nesting)、并发与选择的混合等多方面的限制，而且它们不能清楚描述工作流执行的状态；几乎没有任何WFMS能够提供对工作流概念模型的分析，而且缺乏对工作流调试，测试的工具。这对WFMS来说是无法忍受的；工作流领域概念建模

3、技术缺乏统一的标准，不同的WFMS难以实现互操作。1工作流建模方法的选择目前，信息系统建模方法有很多，如数据流程图(DFD)、角色行为图(RAD)、IDEF系列、事件流程链(Event-ProcessChain)、Petri网等，表1比较了它们的特点和差异。....页脚...页眉表1几种建模方法比较比较内容流程图角色行为图IDEF系列事件流程链Petri网过程特点职能型职能型职能型跨职能跨职能建模方向混合混合面向功能面向客户混合是否有抽象机制无无有无有可理解性较好在严密支持下尚可一般一般一般计算机化能力可以可以可以较弱可以是否引入组织因素否是否是否是否动态是否否是是通过综合比较，可以

4、看出Petri网是从过程的角度出发为复杂系统的描述与分析而设计的一种有效建模工具。经过多年的发，Petri网已经成为计算机异步成分之间进行通信的理论基础，它在描述并发、冲突、同步等重要行为上所表现出的优势，以及具有形式化步骤与数学图论支持的理论严密性，特别是其图形表达的直观性和便于编程实现的技术特点，尤适合工作流领域的建模需求。2　基于Petri网的工作流建模技术　　工作流网络的路由结构企业业务流程的基本形式可以归纳为4类，即顺序、并行、条件和反复等。具体说明如下：1)顺序路由：是指其中的各个活动以固定的次序被引发执行的流程片段，主要用于表达任务间的因果关系，如图1(a)所示；2)并

5、行路由：如图1(b)所示，是指其中任务和是并行执行但又可以以任意的顺序执行的流程片段，针对这种并行路由，需构建两个逻辑“门”结构：与关系分支和与关系汇合；3)条件路由：如图1(c)所示，是指其中任务和依据条件进行选择执行的流程片段，即任务执行后或者执行任务或者执行任务，....页脚...页眉这里也使用两个逻辑“门”结构：或关系分支；或关系汇合；4)反复路由：如图1(d)所示，是指对某一任务反复执行多次(如出口处某个条件未得到满足)的流程片段。图1工作流网络的四种路由结构3　工作流网络分析3.1可靠性定义定义2：(可靠性)一个工作流网络模型W=(P，T;F)是可靠的，当且仅当：1）对于

6、初始标识i可达的每一个标识M，存在一个点火顺序使得标识M可达标识o，即　2)标识o是从初始标识可达的，唯一满足库所o至少包含一个托肯的标识，即3)在(W，i)中不存在死变迁，即　这里符号i有两含义，即库所i和库所i中存在唯一托肯时的标识。另外，不难发现可靠性特征反映的是有关WF-net动态行为特征。定义中的条件1)描述的是从初始标识i开始，总能达到终止标识o，定义中的条件2)是说当库所o中存在一个托肯时，其他库所应为空。有时用“正当结束”来描述上述的两条要。最后一条要求描述的是在初始标识中不存在死变迁。....页脚...页眉3.1转化原则建立工作流网络的转化原则，目的是保证其转化时的

7、可靠性，具体说明如下。原则1：(串行转换)一项复杂的任务可以拆分成两个连续的简单任务和，反之，两项连续的简单任务可以聚合为一项复杂的任务，如图2(a)所示；原则2：(条件转换)一项一般性任务可以拆分成两个条件性的任务和，反之，两个条件性任务可以转换为一个任务。常常两个特定的任务可以由一个更一般的任务来替换，如图2(b)所示；原则3：(并行转换)任务可以转换为两个并行的任务和，任务和的执行效果和的执行效果相同，相反，两个并行的任务也可以由一个任务代替，如图2