基于Artifact狀態變遷的射孔數據協同流程模型研究

楊麗波+巢世清

摘要：本課題結合射孔作業的實際需要，提出基于Artifact狀態變遷的射孔數據協同流程思想。首先介紹Artifact的定義與特性，結合射孔數據處理時存在的問題，設計了基于Artifact狀態變遷的射孔深度數據協同處理流程并建立了模型。尤其考慮到射孔現有的應用軟件元素，對Artifact推進進程的應用做了改進，建立完全支持射孔作業的工作模式。最后用狀態樹描述了Artifact實例狀態的生命周期及狀態變化情況，實現不同部門、不同崗位的協同工作。

關鍵詞：Artifact狀態變遷；射孔數據協同流程；業務狀態規則庫；Artifact信息模型

Abstract：Combined with the actual needs of perforation operation， this paper puts forward the idea of perforation data collaboration process based on Artifact state transition. First introduces the definition and characteristics of Artifact， combined with the problems existing in the process of perforation data， design the Artifact state transition based on the perforation depth data processing process and establish a model. In particular， considering the existing application software elements， the application of Artifact propulsion process is improved， and the work mode of fully supporting perforating operation is established. At last， the state tree is used to describe the life cycle and state of the Artifact instance， and to realize the cooperative work of different departments and different positions.

Key words：Artifact state transition； perforation data collaboration process； business state rule bank； Artifact information model

1 引言

為了實現對人員、組織、應用、文檔和其他信息資源的業務流程的支持，通過使用方法、技術和軟件對業務流程進行設計、實施、控制和分析[1]。傳統的業務流程管理通常基于以過程為中心的業務流程建模方法開展的，主要關注的是業務活動的組織方式，數據僅僅以作為模型中活動被操作的對象身份出現。現如今，以數據為中心的表達業務需求通常是一種更為直觀的方式，而基于Artifact的流程思想，是一種全新的以數據為中心的業務流程設計方法，是站在業務流程中業務人員的角度來分析的，是一種有效的、靈活的、管理分析業務流程的表示方式。基于Artifact的特性在于在業務流程中將關鍵的業務數據作為一個關鍵的部分，以關鍵的業務數據在流程中前后變化作為主線來設計流程的。在本文中使用的是對象模型的Artifact信息模型。

2 Artifact狀態變遷協同流程模式

Artifact是一個具體的、可標識的、自描述的數據實體，是以數據為中心的業務流程建模的關鍵概念。在OpS中Artifact的定義，Artifact由業務構建和維護的一些具體信息塊的構成，其提供了信息局域化的機制[2]。目前射孔資料信息化處理過程中受射孔深度數據處理系統等應用系統[3]局限于業務局部環節，基于Artifact狀態變遷的射孔數據協同流程結構是該模型中的關鍵問題所在[4]。

2.1Artifact信息模型的設計

首先準備下列不相交的集合： 表示基本類型的集合； 表示Artifact類命名集合；

表示屬性命名集合；States為Artifact的狀態名集合； 為Artifact類型 的標識符集；類型全集為 = ∪ 。

對于 中的任意一個類型 ， 的域（表示范圍）表示為DOM（ ）：

我們將通過改變Artifact對象的屬性值來使該對象的狀態發生變遷，Artifact中的生命周期可以用AT中的 里的狀態集 來表示，對于Artifact某個屬性被賦值后，其對應的以及邏輯解釋公式為真時，都可以對應 中的任一個狀態，并用二進制序列描述整個Artifact的生存周期的狀態，調用業務狀態規則庫中規則，通過一階邏輯公式使屬性發生變化進而狀態發生變遷，建立有限序列狀態機的轉換。

2.2Repository的形式化定義：

利用Repository[5]對Artifact類型對象的創建及歸檔，以便于射孔中應用對Artifact進行操作。Repository元素是由Repository名稱（描述庫中Artifact所處狀態）；Artifact類型名（設定Repository來存儲的Artifact類型）組成的[6]。本模型再設計時，遵循一個Repository僅僅能存儲一種類型的Artifact實例，并且一種類型的Artifact能夠存儲在其他多個Repository的原則。例如，本模型再設計DepthProcess（DP）時，一個Repository存儲的是執行中的DP、一個Repository存儲是已完成的DP，其Artifact類型都是DepthProcess。但是存儲執行中的DP是執行狀態，存儲已完成的DP是完成狀態。

2.3Service服務的形式化定義

在經典的模型中BALSA[7]中給出了關鍵的四個元素與建模方法，但是在Service元素設計時將面向服務和Web服務的概念相結合[8]，不適合目前射孔作業中的實際情況，各個中間結果的計算都是已經成型的應用軟件，因此，根據實際情況重新設計Service元素。Service對Repository進行操作，有二種形式：只讀形式，表示Service對Repository中的Artifact實例不進行任何屬性的改變，進而不會使Artifact的狀態發生變遷；讀寫形式，表示Service對Repository中的Artifact實例中的屬性通過其規則進行修改，進而使Artifact的狀態發生變遷，從而推進業務流程的執行進程。為此目的對Service進行形式化定義：

Service元素[9]在此模型中是最重要的組成元素，它在整個業務流程中起推進作用。包含了一系列的操作，由IOPE（Input，Output，Preconditions，Effects）分別定義了每個應用操作。Input和Output來描述Service的輸入和輸出，于語義web服務中的Input和Output不太一樣。Precondition決定該業務流程的應用的執行，而用Effect來表達該應用輸出結果所代表的語義。

定義2：一個Service SV=（ ， ， ， ），其中： 和 是變元集，其中 變元集會映射到Repository元素中的某個Artifact的屬性； 二進制狀態序列； 由其中通過一階邏輯語言 表示為 上的邏輯公式來改變Artifact的某些屬性值。

3基于Artifact狀態變遷的射孔數據協同流程的設計

3.1 射孔業務狀態規則庫的建立

為使射孔業務適應發展的變化，應使射孔業務規則類似于數據庫的管理，單獨建立規則庫的管理，適應射孔業務的變化。有射孔業務專家對其業務分析、抽取、并存儲在規則庫中，使用配置的方式來實現。本模型創建的射孔業務規則庫同樣是針對Artifact實例的狀態變遷的來做的。

（1）規則的描述形式

業務規則的描述是根據射孔術語和射孔業務事實。規則的前半部表示對其事實的判斷，其后半部是對事實的更新或創建。規則的描述方式有很多，例如 if…else、決策表、決策樹等，實用XML文件存儲格式來描述射孔業務規則。

（2）業務規則的流程結構

在本規則庫中涉及到的是順序結構并行結構、判斷結構，順序結構在射孔規則庫中表示的是if標圖執行完成后，執行標圖審核，依此順序規則執行。在射孔規則庫中表示的是只有在標圖審核通過后、校深取值后、射孔施工設計后才能觸發報表的計算。

判斷結構如圖1所示，在射孔規則庫中表現為校深取值后，判斷是否疑難井，是則回到執行校深的初始狀態，否則等待標圖及射孔施工設計的狀態變化后執行報表的計算。

添加射孔業務規則庫后，本模型流程的靈活性大大增加，更加方便業務的變化，減輕業務需求的變化造成技術編程的工作。

3.2 Artifact狀態變遷的改進

系統流程模型中，假如Artifact類型的集合用 = { ， ，…， }來表示，定義流程中的狀態為 =（ ， ，…， ），對于Artifact類型的狀態，設定 =（ ， ，…， ）表示 是實例 的初始狀態；設定 =（ ， ，…， ）表示 是實例 的終止狀態。

參考狀態機在數字電路中設計的應用，狀態機是表示有限種狀態以及這些狀態之間的變遷和動作的數學模型。在本模型中運用到的確定型有限狀態機[10]。一個確定型有限狀態機包括：有限狀態集，輸入信息，狀態變遷規則集。狀態機應用到本模型中歸納為四個要素：即當前狀態、條件、服務、下一個狀態，同時可以用二進制序列對來描述Artifact的生命周期（Artifact的整個狀態變化過程），對狀態機的內的因果關系進行分析，“當前狀態”和“條件”為因，“服務”和“下一狀態”為果。

當前狀態：顧名思義是指流程當前所處的狀態，通過二進制序列來判斷，例如二進位制序列（0000000000）表示（分井，標圖，標圖審核，校深值，疑難井判斷，射孔施工設計，射孔施工審核，計算報表，報表審核，全套資料審批）；

條件：業務流程處于什么樣的狀態，執行什么樣的服務，同時通過屬性集L的一階邏輯語言?AT中的一階邏輯公式，執行一次狀態的變遷（遷移）；

服務：條件滿足是什么樣的狀態執行什么樣的服務，服務成功執行后，可以變遷到新的狀態，如果沒有成功執行，保持原狀態，在此模型中，服務執行是必須的，在沒有執行服務后，狀態是不能變遷到新狀態。

下一狀態：條件滿足后，要變遷到新的狀態。下一狀態是相對當前狀態來說的，下一狀態一旦被觸發，即為當前狀態。

4 實驗

4.1 構造Artifact的狀態變遷樹

對于一個Artifact類型AT=（ ， ， ， ），對于 的有窮狀態機中的狀態 是一個n維向量，設n=|L|。 的某一狀態 的取值只有兩種情況，0或1[11][12]。 取值為0時，表示第 個屬性（假設屬性是有序的）上的值為空； 取值為1時，表示第 個屬性（假設屬性是有序的）上的值不為空，已被賦值。

設AT=（ ， ， ， ）是一個Artifact的模式，該模式下Artifact的生命周期是一顆樹，稱為生命周期樹LTree（Node，E，Root（LTree））：Node是樹的節點集，任意一個結點都屬于狀態空間集S，表明每個Artifact的狀態在流程中都是被允許的；Artifact的初始狀態用做為樹的根節點的Root（LTree）來表示；一個相鄰的狀態對用邊的集合E來表示；最后Artifact的終止狀態用樹的葉子結點來表示。

通常在一個流程中會有多種類型的Artifact，由此在模型中，應該會有對多個Artifact的操作，設定在該模型中獲取一個Artifact類型，且與其有關的庫、服務、業務狀態規則等元素構建的一個模型圖。本文從模型中得到該Artifact類型的狀態變化樹。

定義：設G是一個模型圖，對于一個Artifact類型AT，G的AT相關子圖GAT由G中滿足以下條件的圖形元素組成：讀寫操作Artifact類型AT的服務；存儲的Artifact類型AT的庫；操作Artifact類型AT的連接線。

將服務中的 和 依據對Artifact實例狀態的定義用Artifact中的狀態來描述。

（1）創建一個新的Artifact模式AT的實例，用New（AT）來表示AT的初始狀態。

（2）Assert（AT，L）表示AT中屬性L已被賦值，狀態變遷。

（3）End（AT）表示Artifact已終止，被歸檔。

總之，在不用考慮審核沒有通過的情況下，一顆簡單的狀態變化樹將被得到。在模型中提取一個Artifact類型的狀態變化過程，其狀態用樹的結點表示，狀態發生變遷的可以用樹的邊來表示，

如下所示用算法StaChaTree（G）來構建狀態變遷樹。

StaChaTree （G）

Begin

（1）遍歷模型圖G的AT有關的子圖GAT，查詢到 執行條件為New（）的服務SV，同時將SV通過 后得到的狀態選為根結點R0，并標識符key表示；

（2）若已存在標記為key的結點，則遍歷選擇此結點N；

（3）若R0（根節點）到結點N上路徑的某個結點于N相同，將N標記為selected，接著遍歷，重新選擇一個標識符為key的結點；

（4）同時在GAT中遍歷找出以 作為 的服務集合 （服務已經轉換為狀態值）；

（5）如果 為空集，將N標記為selected，如果 不為空，那么將其中的任意一個服務SV， 后得到狀態S，再經過SV后得到新的狀態S'；

（6）選定S'為一個新的結點，在SV作為標記下的畫一條S到S'的有向弧，把S'標記為key；

End

在下圖2中，以射孔深度協同流程根據以上算法得出的狀態變化樹，得出狀態變遷樹。

4.2 實驗分析

此算法中循環的判斷條件是key的結點的存在，此循環條件的要點在于：

（1）如果存在根節點到N的路徑有與N相同的結點，那么把，N標記為selected；在這種情況下，如果GAT中經過服務的 后得出重復的狀態，會避免算法發生死循環的情況。

（2）當不存在 后的狀態S作為 的狀態S'的服務SV，那么把S標記為selected；在這種情況下，由于流程中的Artifact是有限的，進而圖GAT是有限的，則狀態樹也是有限的。從以上兩點說明了算法是可終止的；算法的正確性從狀態變化與流程模型中的服務之間的關系一樣和符合服務的 和 。時間復雜度：此算法等價于圖的遍歷算法，其復雜度為O（n+e） （n是結點數，e是邊數）。

基于Artifact的協同流程模型框架優化了以過程為中心的工作流程，前者對工作流程中的數據以及其生命周期提供支持，而且以Artifact為中心的方法提供了Artifact信息模型、Artifact生命周期、Services（服務）、Association（關聯）四個清晰的、相互關聯的且又分離關鍵部件的建模方法[13]。通過建立射孔業務狀態規則庫，可以使射孔專家制定多組業務狀態變遷規則組，使得射孔業務流程更加靈活，減少因業務需求的變化造成技術編程的工作。引入協同處理流程后，適應協同工作的流程模式，提高其工作效率，具有重要的現實意義。

5 結語

本文對射孔校深數據協同處理流程進行了分析，并建立其流程模型。從Artifact信息模型、Repository、射孔中應用、射孔業務狀態規則庫、狀態變遷來完成對流程的定義及設計，最后用狀態樹描述了Artifact實例狀態的生命周期及狀態變化情況，實現不同部門、不同崗位的協同工作。信息時代下，新技術、新思想會建設更加健壯、性能更加優良的協同工作環境平臺。雖然目前可以較好地滿足其需求，但后續工作中應不斷關注協同技術發展與協同環境的研究對比，利用更先進的技術或解決方法，完善系統中的協同流程處理機制。

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