SimNet——一种新型的工作流仿真模型

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1、计算机科学2006V01．33No．8(增刊)SimNet——一种新型的工作流仿真模型*)SimNet——ANewKindofWorkflowSimulationModel霍金健徐春香屈婉玲袁崇义(北京大学信息科学技术学院北京100871)AbstractInordertoevaluatetheperformanceofbusinessprocess，weproposeanewkindofworkflowsimulationmodel，SimNet，whichiSatime-extensionofthelayeredworkflowmodel．Basedonsimula

2、tionmodel，wediscussseweralfactorsincludingtime，resourceandschedulingrules，whichhaveimpactontheperformanceofWOrkflow，andpresentthecomputingformulaofseveralKPIs(KeyPerformanceIndicators)，SUchas(average)cycletime，(average)throughputand(average)utilityratioofresource．Toaidpeopleputworkflowsi

3、mulationinpractice，thisarticleprO--pose$aframeworktoobtainsatisfactoryresultsviacorrectsimulationsteps．KeywordsPetrinets，SimNet，Workflow，W0rkflowsimulationmodel1引言在工作流模型分析方面的研究已经取得了一定的成果。文[1]中指出了工作流模型分析的不同方式，并把工作流模型的分析方法基本上分为三种类型：确认(Validation)、验证(Verification)、性能分析(Performanceanalysis)。

4、文[1～3]给出了工作流的形式化建模方法，其中的文[2]重点讨论了基于Pe-tri网的形式化建模方法。文[5，6]讨论了工作流的仿真方法，对系统进行性能评价，并帮助设计者优化流程。文[2]提出的工作流分层模型除了能对工作流的逻辑、语义和管理进行分析，还能对工作流程与工作流引擎之间的互动关系进行准确的刻画，同时对wF-net[3]在建模中容易出现的问题给出了解决方案，但是它没有进行性能分析。本文在上述模型基础上引入时间因素，提出了一种新型的工作流仿真模型一SimNet(SimulationNet)，并讨论了工作流软件的几种关键性能指标的计算。2工作流仿真时间是工作流仿真的

5、重要衡量指标，无论是计算吞吐量、流程周期，还是计算资源的平均使用率、平均等待时间，都需要业务流程中的时间信息。下面先讨论SimNet模型中时间信息的表示。2．1时间信息和多案例处理文[4]对Petri网中加入时间的不同表示形式做了概述，下面将在工作流分层模型@net[21中引入时间信息。首先考察工作流的执行过程。业务流程的每个任务都需要资源来执行，在任务被执行之前，案例必须准备就绪。从变迁具有发生权到实际发生之间是等待时间，任务的执行需要一定的处理时间。一旦案例处理结束，结果立刻由工作流引擎传给下一个任务，引擎执行管理工作需要的时间忽略不计。可以使用染色托肯对不同的案例

6、建模。一个托肯需要记录以下信息：I是标识，以区别同一案例中产生的不同托肯；c是颜色，用于区分不同的案例；x和y分别表示等待时问和处理时间。等待时间与处理时间都用区间[口，6]表示，其中a，b是正实数且a<6。在C-net系统的控制机制P／T_系统中引入时间和颜色，就得到了SimNet系统。下面给出后相关的形式化定义。2．2形式化定义先考虑只有一个案例的情况。令P是有限非空的库所集合，T是有限非空的变迁集合，jP(A)是集合A的幂集，这里规定每个变迁至多只能发生一次。考察同步器[21P=(T1，7"2，(口，6))，其中T1与T2是变迁的集合，且JTlI—m，JT2J=咒

7、。它表示T1中有a个变迁发生，每个变迁在库所P产生b个托肯，T2中有b个变迁，每个都得到n个不同变迁所产生的托肯，因此同时具有发生权。我们用三元组J一(t；P，z)来标识托肯，其中t为产生托肯的变迁，P为存放托肯的库所，f为托肯标号。例如T1中的变迁￡1i发生时产生的托肯具有标识(t¨，P，1)，(￡∽P，2)，⋯，。Tz中的变迁t2，从P中消耗托肯时存在不同的组合模式。首先，集合丁-中*)基金项目：国家自然科学基金·编号60173002；973项目，编号2002CB312004。霍金健硕七，主要研究领域为并行计算与Pet