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工作流过程模型的层次研究及其分析

王斌君  
【摘要】: 工作流管理系统是一种特殊的异步并发CSCW软件。这种协同工作软件系统能够理解、解释和自动执行或同参与者交互式地执行各种预定义的流程(称为过程定义),而不需要分别为不同的业务流程开发软件,这一特征能使企事业单位快速响应外界需求、提高管理水平、降低成本和提高质量等。 工作流管理系统继数据库管理系统和人机界面管理系统之后,被称为应用软件的第三次分离。它已成为组成现代应用系统,特别是工作在Internet环境下的应用系统不可或缺的重要组成部分。这种分离不仅使人们对这些分离的软件成份能进行深入的研究,而且由这些成熟的软件部件可以方便地构造整个应用,增加了软件复用性。 工作流管理系统中一个重要的课题就是要为待描述的过程定义提供一种通用过程描述、表现能力强和便于形式化验证的工作流过程模型。一个好的工作流过程模型应该是一个具有高度的灵活性、可靠性、可用性、可伸缩性和互操作性的工作流管理系统的关键和基础。目前,有很多方法和工具可用于描述工作流过程模型,例如:有一定语法和语义的正文描述语言的方式、活动网络图的方式、状态机的方式和Petri网的方式等。本文在考察和比较了国内外各种关于工作流过程模型研究的基础上,提出了工作流过程模型层次研究的观点,认为一个完整的工作流过程模型的研究应该分为三个层次:元模型层(WPDL模型层)、模型层(扩展的信牌驱动模型层)和控制模型层(Petri网模型层)。在对WPDL进行深入剖析之后,提出了一种基于WPDL和Petri网的、便于过程工程师使用的扩展的信牌驱动模型。提出了与扩展的信牌驱动模型的控制部分对应的非确定Petri网和正则Petri网等概念。研究了这些特殊Petri网与一般Petri网之间的等价关系。这三层不同抽象级别的模型有不同的作用,它们相辅相成,共同完整地描述一个业务流程。 探索工作流过程模型的形式化不仅使之建立在一个可靠的基础之上,而且还便于研究工作流过程模型的性质。通过分析和验证工作流过程模型的性质、评价工作流过程模型的性能,为再造高质量的工作流定义奠定了必要的理论基础。从而开辟了一条直接利用Petri网几十年来的研究成果对扩展的信牌驱动模型中各种性质进行分析、验证和性能评价的道路。 本文的创新点包括: 1. 对工作流过程模型进行分层研究,提出了三层架构的工作流过程模型:元模型层、模型层和控制模型层。 2. 提出了一种描述能力强、使用方便、与WPDL接轨和基于Petri网的工作流模型——扩展的信牌驱动模型。 3. 对扩展的信牌驱动模型中的配对、正则配对和扩展的正则配对等问题进行了深入的研究和讨论。 4. 在扩展的信牌驱动模型中提出了同步区和非同步区的概念,完善了WPDL中关于AND-JOIN的语义。 5. 根据工作流过程模型的特点提出了一种非确定的Petfi网、并讨论了它的一些性质及其与传统Petri网之间的关系。 6. 提出了带结束变迁的Petri网和正则Petri网等概念,为扩展的信牌驱动模型对应分层的Petri网描述奠定了基础。 7.通过扩展的信牌驱动模型的控制结构到非确定Petri网和正则Petri网,再到一般Petri 网的转化,进一步在Petri网空间讨论了扩展的信牌驱动模型的性质。按照这种方 法对一个业务流程进行定义,不执行就可发现问题、找出关键路径、进行系统评估。 从而为完善过程定义、改进工作流程、进一步提高企业的工作效率、降低成本等提 供了坚实的理论依据。 8.描述了一个过程定义、管理和验证的工具。它利用扩展的信牌驱动模型为某个业务 流程方便、友好地建立过程定义,并能对其中的一部分性质和错误进行验证。该工 具严格按照面向对象的软件工程原理进行分析、设计和和部分实现;并充分利用 Pattern的设计思想,设计了一个体系结构良好、人机界面友好的工作流过程定义工 具。


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