基于着色Petri网的工作流建模与分析研究

论文摘要

目前,工作流技术虽然已经得到了很大的发展,但尚还没有一种工作流产品或原型系统能够在过程执行的可靠性和一致性方面达到与关系数据库管理系统同水平的功能,究其原因主要是相应的工作流模型在理论和实践上存在模拟分析能力不足等问题,在建模复杂性和性能提高上还有很大的空间。针对现存的问题,本文以着色Petri网为建模工具对工作流模型进行了一些研究。工作流建模主要有两大目的:一是对系统进行模拟和分析,二是对系统进行成本和预算分析。在模拟和分析方面现有的模型都存在过程建模与过程执行过度耦合的问题,即在某个组织机构模型上建立的过程必须在同一个组织机构模型上才能执行。造成这种耦合的原因在于,当前的业务过程管理技术和标准没有区分控制逻辑内部的差别。实际上业务过程中的控制逻辑有两种:一种是路由逻辑,另外一类是资源管理逻辑。资源建模正是基于以上目的提出来的。针对工作流中涉及到的资源问题,本文分析了资源的重要属性和分类,重点研究了稀缺资源的分配和管理,提出了资源池的概念,并采用着色Petri网方法建立了工作流资源管理器,实现工作流的资源管理和分配。基于着色Petri网的资源管理器模型为工作流系统进行定性和定量分析提供了一个形式化的基础,同时也为提高工作流过程模型的健壮性提供了一个有效的方法。而相应地在成本和预算分析方面,基于Petri网的这方面的工作流模型研究还处于起步阶段,且众多学者提出的模型也多是基于简单Petri网的,这些模型是工作流建模在成本和预算分析方面的初步的有益探索,但是这些模型摆脱不了Petri网对于复杂的业务流程和具有多案例的网结构的描述能力不足的弱点。基于实际应用中业务流程的复杂性,本文提出扩展了价格信息的着色Petri网,讨论了该模型的变迁规则,并针对状态空间爆炸问题提出了最小成本可达算法。通过模型在业务流程管理中的应用和仿真实验的分析可以看出,将扩展了价格信息的着色Petri网运用于工作流建模是可行的、有效的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 工作流管理系统
• 1.2.2 工作流模型
• 1.3 本文的研究工作及其意义
• 1.4 本文基本结构
• 第二章 工作流模型概述
• 2.1 传统工作流模型
• 2.1.1 基于活动网络的过程建模－FlowMark 工作流模型
• 2.1.2 事件驱动的过程链模型（EPC）.
• 2.1.3 基于语言行为理论的工作流模型―ActionWorkflow
• 2.2 基于Petri 网的工作流模型－WF-net
• 2.2.1 Petri 网
• 2.2.2 工作流网的定义
• 2.2.3 工作流网的基本组件
• 2.2.4 触发机制
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于着色Petri 网的工作流资源建模.
• 3.1 着色Petri 网及CPN TOOLS
• 3.1.1 着色 Petri 网基本定义
• 3.1.2 CPN Tools
• 3.2 基于着色Petri 网的资源建模
• 3.2.1 资源模型的特性
• 3.2.2 资源属性及资源分类
• 3.2.3 资源分配和管理
• 3.2.4 基于着色Petri 网的资源管理器模型.
• 3.3 资源建模仿真分析
• 3.3.1 时间着色Petri 网
• 3.3.2 基于时间着色Petri 网的资源建模.
• 3.3.3 基于时间着色Petri 网的资源模型.
• 3.3.4 资源仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于着色Petri 网的工作流价格建模.
• 4.1 价格着色Petri 网（Price Coloured Petri net）
• 4.1.1 网定义与变迁步规则
• 4.1.2 最小成本可达问题
• 4.2 价格着色 Petri 网在业务流程管理中的应用.
• 4.3 仿真实验分析
• 4.3.1 实验设计
• 4.3.2 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文