基于着色Petri网的工作流建模的研究

论文摘要

近几年来,工作流管理技术被业界广泛采用并得到了迅速发展。工作流管理最重要的功能之一就是工作流建模。这些预定义的过程模型必须能很好的反映实际业务流程,因此需要找寻灵活的工作流过程形式化表示方法及过程的执行策略。Aalst的工作流网已被众多研究人员所认同,它是基于经典Petri网所建立的。但是,传统Petri网具有一些固有的缺陷:当系统过于复杂时,由于状态太多,容易引起状态空间爆炸问题。因此,本文对经典Petri网进行颜色扩展,提出了基于着色Petri网的工作流网模型,解决了建模过程中的两大问题:资源调用问题及业务处理过程的建模问题。该模型对业务过程的描述有很强的表达能力,支持对工作流模型的分析与验证。本文对该模型进行了包括过程模型和资源模型的详细设计。根据Client/Sever思想,将资源从流程中独立出来,采用统一的资源管理器管理。设计了资源管理器的基本模型,解决了不确定性活动的建模问题和资源的申请/释放问题,以及多个实例时的可能发生的混乱状况。在Aalst的任务结构映射算法的基础上,结合着色Petri网的性质,提出了一种工作流程模型到着色工作流网的映射算法,采用对链表遍历的方式来映射业务流程。该算法先给出基本结构的映射规则,然后遍历工作流程模型即有向图,对图中的每一个状态结点应用相应的映射规则进行着色Petri网映射,再把转化后的着色Petri网模型映射到着色工作流网,此映射算法能实现着色Petri网建模。在给出建模方法的同时,本文还论述工作流模型的合理性验证。介绍了仿真分析方法,并以一系列的实例说明了每种分析方法的具体应用。论文最后给出了一个实际的应用案例的过程模型。最后对本文的研究工作进行了总结,针对不足之处提出了改进的措施,并展望要进一步深入研究的方向,为后续工作奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和成果
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究成果
• 1.4 论文结构
• 第二章 Petri 网理论基础
• 2.1 Petri 网概述
• 2.2 经典 Petri 网
• 2.2.1 Petri 网的定义
• 2.2.2 Petri 网的运行规则
• 2.2.3 Petri 网的性质
• 2.2.4 Petri 网的分析方法
• 2.2.5 经典 Petri 网的不足
• 2.3 高级 Petri 网
• 2.3.1 着色 Petri 网
• 2.3.2 赋时 Petri 网
• 2.3.3 层次 Petri 网
• 2.4 Petri 网建模优势
• 2.5 本章小节
• 第三章 基于Petri 网的工作流模型
• 3.1 工作流和工作流模型
• 3.1.1 工作流的基本概念
• 3.1.2 工作流模型
• 3.2 基于 Petri 网的工作流过程模型
• 3.2.1 基于 Petri 网的工作流概念表示
• 3.2.2 Aa1st 的任务结构映射方法
• 3.3 本章小节
• 第四章 基于着色Petri 网的工作流模型
• 4.1 基于 CPN 的工作流过程模型
• 4.1.1 顺序结构
• 4.1.2 并行结构
• 4.1.3 选择结构
• 4.1.4 循环结构
• 4.2 基于 CPN 的工作流资源模型
• 4.2.1 资源的定义及分析
• 4.2.2 资源管理器的设计
• 4.2.3 过程模型与资源管理器的关系
• 4.3 过程模型映射算法
• 4.3.1 基本定义
• 4.3.2 四种基本结构的映射规则
• 4.3.3 算法描述
• 4.3.4 实例验证
• 4.4 本章小节
• 第五章 基于CPN 的工作流模型验证
• 5.1 工作流模型分析方法
• 5.2 基于 CPN 的工作流模型合理性验证
• 5.3 基于 CPN-Tools 的工作流模型的仿真
• 5.4 实例
• 5.5 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的成果
• 致谢