工作流过程建模中形式化验证技术

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1、工作流过程建模中形式化验证技术　　【摘要】本文阐述了工作流概念，工作流验证方法的研究现状，随后，进行了工作流模型的验证分析，最后，针对工作流过程建模中的形式化验证技术提出了进一步的研究方向。【关键词】工作流过程；建模；形式化验证；技术中图分类号：TU198文献标识码：A文章编号：一、前言工作流过程建模中的形式化验证对于我们更好的使用工作流有重要的意义，对于工作流过程建模中的形式化验证，我们需要使用科学、合理的验证方式来展开对工作流工程建模中的形式化验证。二、工作流概述工作流（FoundareWorkFlow）就是工作流程的计算模型，即将工作流

2、程中的工作如何前后组织在一起的逻辑和规则在计算机中以恰当的模型进行表示并对其实施计算。工作流要解决的主要问题是：为实现某个业务目标，在多个参与者之间，利用计算机，按某种预定规则自动传递文档、信息或者任务。简单地说，工作流就是一系列相互衔接、自动进行的任务。我们可以将整个业务过程看作是一条河，其中流过的河水就是待审核的表单。8工作流概念起源于生产组织和办公自动化领域，是针对日常工作中具有固定程序活动而提出的一个概念，目的是通过将工作分解成定义良好的任务或角色，按照一定的规则和过程来执行这些任务并对其进行监控，达到提高工作效率、更好的控制过程、增

3、强对客户的服务、有效管理业务流程等目的。尽管工作流从已经取得了相当的成就，但对工作流的定义还没有能够统一和明确，不同学者从不同角度对工作流做出了不同的定义。三、工作流验证方法的研究现状1、验证问题及复杂度工作流过程定义中出现的错误可分为语法错、结构错和语义错。相应地，有语法验证、结构验证和语义验证。语法验证检查过程定义是否符合特定描述语言的语法；结构验证检查过程定义是否会导致错误的执行；而语义验证是层次最高、最完整的验证，保证过程定义与实际业务过程的目标一致性。一般可识别的验证问题及其复杂度如下。(一)初始化问题:是否存在一个事件序列能引发过

4、程的执行，为NP完全问题。(二)结束问题:过程是否能够到达结束状态，其求解是指数复杂度的。(三)死锁问题:各可达状态中是否存在死锁，求解也是指数复杂度的；8(四)活锁问题:各可达状态中是否存在活锁，求解也是指数复杂度的；(五)迹等价问题:两个过程定义是迹等价的当且仅当它们迹的集合相等，该问题是不可决定的；(六)安全性问题:过程是安全的当且仅当从各可达状态均可到达结束状态，求解是指数复杂度的；(七)有界性问题:过程是n一有界的当且仅当在每个可达状态上的执行不超过n次，其求解是多项式完全的。2验证方法要求Karamanoli:等人将对工作流过程验

5、证方法的要求总结如下:(一)需要有坚实的数学基础和严格的形式化分析手段，保证系统的安全性和活性；(二)需要能在设计时对工作流模型进行详尽的分析和交互仿真；(三)需要有自动工具支持的算法来有效地计算实现成真实系统后的可用性；(四)需要有一种综合方法在设计系统时进行渐增式分析，并在多种环境下支持定义重用；(五)需要产生有意义的、执行路径形式的诊断信息，指出设计中潜在的错误；8(六)对人使用易于理解的图形化表示，为工具提供一套等价的、定义良好的和有效利用空间的形式化符号；(七)要求没有模拟和形式化方法经验的人也能够理解。合理性验证语言和模型，如Pe

6、tri网、任务结构、事件驱动的过程链和工作流图等。其中，Petri网是比较突出的具有形式化基础的工具之一，利于完成过程验证。有些方法使用基本Petri网，也有些方法使用Petri网变种，如ICN(informationControlnet)网、工作流网和其他高级Petri网。使用Petri网进行模拟和验证的主要优点在于:①图形表示清晰直观且表达能力强②具有数学理论基础便于分析。③是可执行的工具，用它描述的系统可以从概念级平滑过渡到实现级，便于仿真。3验证方法和工具根据如上定义可知，过程合理性与可达性、活性等概念密不可分。通常，验证合理性所采取

7、的办法是根据过程模型的特点，选取便于验证的几种特性(如安全性、死锁等)，然后根据性质间的因果关系导出合理性。4化简验证化简技术也称归约技术或模型转换技术，基本思想为在特性保持的原则下，将过程模型化简为适当规模，以便检测各种冲突。四、工作流模型的验证8工作流模型的正确执行是提高企业竞争力，改善企业服务质量的关键因素之一。包含逻辑错误的过程模型将导致丢失的货物、顾客的抱怨、利润的失去。过程模型中的一些缺陷也可能产生低的服务质量，并需要额外的修补措施。因而，在工作流模型执行以前，一个重要的要求之一就是能对工作流模型进行分析。总的说来，大概有以下三类

8、分析方法:1证实(validation)，即测试工作流运行是否和规定的模型一致。2验证(verifieation)，即证明工作流模型是正确的。3性能分析，即估算工作