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支持业务流程管理的工作流建模和分析理论研究

朱海平  
【摘要】:业务流程管理(BPM)是从工作流管理拓展而成的一个新的研究领域,其目的是通过使用若干新方法、技术和工作流软件来对涉及人、组织、企业应用、业务对象和其它信息资源的企业实际运作流程的设计、执行、控制、分析等诸多环节进行全面的支持和管理。它以流程为中心,突出地将流程管理提升到比信息管理更高的层次上。目前企业信息化建设过程中出现的种种问题,如组织壁垒、信息孤岛、市场响应缓慢、非增值活动时间过长等最终需要通过高效的流程管理才能解决。针对企业对BPM 的迫切需求和在BPM 的建模和分析理论研究中的不足,本文在综述了BPM 国内外研究现状、定义了BPM 的相关概念和使能技术后,对BPM 的理论框架、建模和性能分析等几个方面进行了较为深入的研究和探讨。 首先,对BPM 的方法论进行研究,提出了基于全生命周期和多视图的三维框架模型。第一维将BPM 视为一个包括流程设计、定义、运行、挖掘和优化等多个阶段的完整生命周期过程循环,不同的阶段需要完成不同的任务并产生不同的输出;第二维从企业不同层次的用户对流程的不同关注点出发,将BPM 视为一个包含目标视图、过程视图和组织视图的多视图系统,其中过程视图和组织视图相互影响,相互增长;第三维将BPM 视为一个只有在正确策略规则的指导下和先进支撑技术的支持下才能成功实施的应用系统。 其次,深入研究了一类多层次、多依赖、高柔性的企业业务流程即复杂工作流的过程建模理论。分析了复杂工作流的现实需求,借鉴产品配置理论而提出了工作流配置的思想,即将定义时建立的非精确的模型族通过任务版本配置而得到运行时需要的精确的工作流模型。为了准确地表达复杂的任务状态依赖并进行结构验证,本文将层次着色Petri 网引入到复杂工作流的建模中来,设计出任务概念模型,利用着色Petri网来分别描述概念模型中的任务接口、控制依赖、工作流模式和复合任务版本,并采用库所精化机制而引出层次任务状态网。作为复杂工作流建模的应用示例,本文讨论了工程变更工作流。 接着,研究了业务流程的组织建模和访问控制建模。建立了一种面向对象的组织元模型,它支持对功能型和项目型组织结构的描述。为确保组织的合法性,本文利用对象约束语言对组织元模型中存在的组织约束进行形式化描述,并讨论了组织元模型与过程模型之间的集成思路。分析了BPM 系统的访问控制环境,总结出四条基本的访问控制原则,并提出基于活动和环境约束的动态访问控制模型,各种权限约束通过七类谓词构成的规则进行了形式化描述。 然后,从时间管理、性能计算和仿真运行三个方面对跨越BPM 多个生命周期阶段的业务流程性能分析问题进行深入研究和探讨。在时间管理方面,本文在对时间约束进行详细分类的基础上,利用时间约束Petri 网来描述这些约束,并给出了验证时序一致性的静态和动态验证算法。在性能计算方面,本文利用马尔可夫链、排队论和随机Petri 网等理论来研究广义随机工作流网的时间和资源性能指标的定量计算,得到了流程平均执行时间的计算公式。针对直接计算方法计算量太大的弱点,本文借鉴了Petri网的一些化简理论,探讨了广义随机工作流网的时间等效化简方法。资源分配策略的


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