基于Petri網(wǎng)的即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)工作流建模和分析

劉曉暉 馮菲 第五念東

摘要：基于Petri網(wǎng)絡(luò)建立工作流，既可以將Petri網(wǎng)絡(luò)作為圖形化的建模工具，同時(shí)又可以利用它堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)定義，對(duì)模型做出精確的分析，可以降低建模難度、簡化過程，同時(shí)又能保證所建模型的正確性。本文通過對(duì)即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程分析，提出了一個(gè)基于Petri網(wǎng)絡(luò)的即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)工作流模型，并對(duì)該工作流模型進(jìn)行正確性分析。該模型成功應(yīng)用于即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中。

關(guān)鍵詞：Petri;工作流

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）13-0235-02

Abstract： Real-time intelligence service system is a typical workflow system， this paper applies Petri for modeling real-time intelligence service， and analyses the workflow modeling.

Key words： Petri; Workflow

1 前言

按照國際工作流管理聯(lián)盟（WfMC） 對(duì)工作流的定義：工作流是能夠完全或者部分自動(dòng)執(zhí)行的過程。工作流建模是完成對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)業(yè)務(wù)過程的抽象表示，主要解決工作流流程的描述，在工作流合理性驗(yàn)證上缺乏相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用Petri網(wǎng)絡(luò)建立工作流，既可以將Petri網(wǎng)絡(luò)作為圖形化的建模工具，同時(shí)又可以利用它堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)定義， 對(duì)模型做出精確的分析。本文基于Petri網(wǎng)絡(luò)對(duì)即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)工作流進(jìn)行建模，同時(shí)給出即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)工作流合理性分析。

2 基本概念介紹

2.1 Petri網(wǎng)

德國科學(xué)家Carl Adam Petri提出的Petri網(wǎng)，是以雙邊有向圖來描述業(yè)務(wù)過程， 該方法利于分析和正確性驗(yàn)證， 并具有精確的數(shù)學(xué)定義和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)， 是工作流建模和分析的有力工具。

Petri網(wǎng)是一個(gè)三元組（P，T，F(xiàn)）， P：庫所的有限集，T：變遷的有限集;F ：一個(gè)P元素和一個(gè)T元素組成的有序偶的集合，其充分必要條件是：

⑴? P ∩ T=? ;

⑵? P ∪ T≠? ;

⑶? F[?]（P×T）∪（T×P） （ ×為笛卡爾積）;

⑷? dom （F） ∪ cod（F ） = P ∪ T ;

其中

dom（F） = { x∣[?]y ： （x，y） ∈ F }

cod（F） = { y∣[?]x ： （y，x） ∈ F }

分別為F 的定義域和值域。

2.2 工作流網(wǎng)絡(luò)

工作流網(wǎng)是在Petri 網(wǎng)的基礎(chǔ)上用來對(duì)工作流的合法性、有效性進(jìn)行驗(yàn)證，包括順序、并行、選擇和循環(huán)四種路由結(jié)構(gòu)，工作流所有執(zhí)行結(jié)構(gòu)都可由這四種路由結(jié)構(gòu)組合而成。

2.3 工作流網(wǎng)絡(luò)合理性驗(yàn)證

工作流模型的合理性、有效性是模型分析的主要部分，需要從工作流模型出發(fā)，保證模型不存在結(jié)構(gòu)上和行為上的死鎖狀態(tài)[5]。國內(nèi)外很多學(xué)者采用文獻(xiàn)[6]中對(duì)工作流合理性的定義，即工作流網(wǎng)是合理的，只有它的每一個(gè)變遷都屬于一條從開始狀態(tài)M0到終止?fàn)顟B(tài)M的執(zhí)行序列上;當(dāng)終止庫所擁有，其他庫所沒有令牌時(shí);模型中不存在執(zhí)行不到的節(jié)點(diǎn)，即沒有死鎖。

3 即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)模型

即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)是利用單位網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，通過網(wǎng)上流轉(zhuǎn)，提高情報(bào)服務(wù)的快捷和方便性，對(duì)科研生產(chǎn)提供支持和保障作用。如圖1所示，即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)流程圖如下：

使用工作流網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖1所示即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)流程建模，可以得到圖2所示的Petri網(wǎng)絡(luò)模型。

4 即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)Petri 網(wǎng)絡(luò)合理性驗(yàn)證

利用文獻(xiàn)[6]中提出的合理性定義，驗(yàn)證如下：

初始狀態(tài)：[M0=1，0，0，0，0，0，0，0]，now = [M0];History = [M0]; Transitions = ?;Places = {1，0，0，0，0，0，0，0}。

步驟1：只有變遷T1觸發(fā)，得到狀態(tài) M1 = {0，1，0，0，0，0，0，0}，其中M1是新狀態(tài)：

Now = [M1]

History = [M0，M1]

Transitions = [T1]

Places = {1，1，0，0，0，0，0，0}

步驟2：只有變遷T2觸發(fā)，得到狀態(tài) M2={0，0，1，0，0，0，0，0}，其中M2是新狀態(tài)：

Now = [M2]

History = [M0，M1，M2]

Transitions = [T1，T2]

Places = {1，1，1，0，0，0，0，0}

步驟3：變遷T1，T3觸發(fā)，得到狀態(tài)M1和M3={0，0，0，1，0，0，0，0}，其中M3是新狀態(tài)：

Now = [M3]

History = [M0，M1，M2，M3]

Transitions = [T1，T2，T3]

Places = {1，1，1，1，0，0，0，0}

步驟4：變遷T2，T4觸發(fā)，得到狀態(tài)M2和M4={0，0，0，0，1，0，0，0}，其中M4是新狀態(tài)：

Now = [M4]

History = [M0，M1，M2，M3，M4]

Transitions = [T1，T2，T3，T4]

Places = {1，1，1，1，1，0，0，0}

步驟5：變遷T1，T3，T5觸發(fā)，得到狀態(tài)M1、M3和M5={0，0，0，0，0，1，0，0}，其中M5是新狀態(tài)：

Now = [M5]

History = [M0，M1，M2，M3，M4，M5]

Transitions = [T1，T2，T3，T4，T5]

Places = {1，1，1，1，1，1，0，0}

步驟6：變遷T2，T4，T6觸發(fā)，得到狀態(tài)M2、M4和M6={0，0，0，0，0，0，1，0}，其中M6是新狀態(tài)：

Now = [M6]

History = [M0，M1，M2，M3，M4，M5，M6]

Transitions = [T1，T2，T3，T4，T5，T6]

Places = {1，1，1，1，1，1，1，0}

步驟7：變遷T1，T4，T5，T7觸發(fā)，得到狀態(tài)M1、M4、M5和M7={0，0，0，0，0，0，0，1}，其中M7是新狀態(tài)：

Now = [M7]

History = [M0，M1，M2，M3，M4，M5，M6，M7]

Transitions = [T1，T2，T3，T4，T5，T6，T7]

Places = {1，1，1，1，1，1，1，1}

步驟8：沒有新的狀態(tài)可以產(chǎn)生，結(jié)束驗(yàn)證。

由以上驗(yàn)證步驟可以得出，向量Places={1，1，…，1}，并且集合Transitions = T，表明該P(yáng)etri網(wǎng)絡(luò)表示的工作流是正確的。

5 總結(jié)

即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)是一種典型的工作流系統(tǒng)，本文應(yīng)用Petri網(wǎng)技術(shù)對(duì)即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行工作流建模，并對(duì)工作流模型進(jìn)行了合理性分析。Petri網(wǎng)在即時(shí)情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用，為系統(tǒng)的開發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：梁書】