基于Petri网工作流模型的分析.docx

基于Petri网工作流模型的分析晋蓓冯卫兵（1.西北大学计算机科学系陕西西安710069；2.西安科技大学基础部陕西西安710054）摘要：通过模型分析发现所描述的过程定义中的设计错误以便对业务过程重构提供正确的指导和科学的依据。首先将信牌驱动模型转化为Petri网接着将Petri网进行必要化简最后对化简后的Petri网进行死锁等分析。关键词：工作流模型；Petri网；死锁中图分类号：TP911.7文献标识码：A文章编号：1000-274X(2004)0068-07工作流模型的分析是指采用各种方法（包括理论模型、模拟、测量方法）对工作流模型的内部行为进行分析计算使得工作流模型在理论上是正确和有效的。虽然现在绝大部分的工作流产品都提供模型性能分析的仿真功能但由于复杂性等原因很难找到一种有效的算法对模型进行分析与验证。本文在总结模型分析研究成果现状的基础上针对目前模型验证方法存在的不足总结了Petri网模型分析中的一些图形化简规则针对企业经营过程模型的特点并利用文中提出的模型正确性标准提出了一种具有完备性和高效率的工作流模型的模型验证方法分析。1相关概念定义1信牌驱动模型的静态结构:多元式称为信牌驱动模型的静态结构（以下简称信牌驱动模型）其中：1)表示扩展的信牌驱动模型所涉及的所有数据其值域用表示；2)表示活动集合和分别称为功能函数和后继函数。被定义为根据出函数定义参见下边的定义；3）表示信牌箱集合；4）称为的流关系其中和分别称为入关系和出关系。对出关系定义一个出函数：表示与相关的出函数被称为的后继函数。5）是惟一的活动称为开始活动；6）是一个活动的集合称为结束活动；7）称为转移的权重；8）是（注意：中不包含）的一种划分即是的另一种划分即规定。若则；若则；如果则被称为简单元素。一个信牌驱动的工作流模型开始活动只能是一个但是结束活动可以是多个。为了描述问题方便有时我们也将信牌驱动的模型简写成。定义2真假信牌设。1）上的一个多重集是一个映射(自然数集合)令表示上所有多重集的集合；2）表示多重集且表示多重集且表示多重集且。定义3活动的SPLIT设为信牌驱动模型令称集合为出弧的集合。表示出弧的个数。与所联系的信牌箱称为的后信牌箱。或者或者和称为的SPLIT类型记为。定义4活动的JOIN：设为信牌驱动模型令称集合为入弧的集合。表示入弧的个数。与联系的信牌箱称为的前信牌箱。或者或者或者或者和称为的类型记为。定义5确定的Petri网[1]。本文的讨论均在有限网的基础上进行以下不再说明。定义6非确定Petri网系统。参见文献[1]。定义7非确定变迁的发生结果。参见文献[1]。2将信牌驱动模型转化为Petri网Petri网有很强的表达能力其描述能力与Turing机等价因此所有典型的流程都可用Petri网予以描述。本节探讨将工作流模型中的各种基本控制结构自动地转化为Petri网的规则。由于工作流模型是由这些基本的控制结构组合而成的复杂网络所以工作流模型就可转化为一个Petri网模型[2]。下面研究典型流程到Petri网结构转换的对应规则（为讨论方便在没有特别说明的情况下在转换过程中对应的信牌箱与位子的容量相同对应连线的权值相同）转化原则：转化最重要的是要遵守原系统的原有逻辑顺序把对象的操作映射为Petri网模型中的位子；工作流中的活动即Petri中的转移；工作流中的开始活动即Petri网中的无输入转移和该转移的输出位子它受外界因素的控制自动产生激活整个Petri网；工作流中的结束标记即Petri中的无输出库所得变迁和单变迁的输入库所；工作流中的同步节点即Petri中的多输人、单输出变迁及该变迁的库所[3]。1）开始流程：结束流程的转化如图1（a）所示。2）结束流程：结束流程的转化如图1（b）所示。（a）(b)图1信牌驱动模型向Petri网的转化Fig.1ThetransformfromtheXinpai-drivenmodeltoPetrinet3）顺序流程：在信牌驱动模型中将其中的活动和信牌箱分别对应为变迁和位子就可构造一个与之等价的Petri网结构。4）竞争流程：在扩展的信牌驱动模型中竞争流程可表示为。其中：；。将其中的活动和信牌箱分别对应为变迁和位子就可构造一个与之等价的Petri网结构其中是与对应的元素}。5）无条件分支：它是一种并发执行的结构。在信牌驱动模型中并行流程可表示为其中：|。将其中的活动和