《基于Petri网的即时情报服务系统工作流建模和分析》-工学论文，计算机论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于Petri网的即时情报服务系统工作流建模和分析

范文

刘晓晖冯菲第五念东

摘要：基于Petri网络建立工作流，既可以将Petri网络作为图形化的建模工具，同时又可以利用它坚实的数学定义，对模型做出精确的分析，可以降低建模难度、简化过程，同时又能保证所建模型的正确性。本文通过对即时情报服务系统的业务流程分析，提出了一个基于Petri网络的即时情报服务系统工作流模型，并对该工作流模型进行正确性分析。该模型成功应用于即时情报服务系统建设中。

关键词：Petri;工作流

中图分类号：TP393? ? ? 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）13-0235-02

Abstract： Real-time intelligence service system is a typical workflow system， this paper applies Petri for modeling real-time intelligence service， and analyses the workflow modeling.

Key words： Petri; Workflow

1 前言

按照国际工作流管理联盟（WfMC）对工作流的定义：工作流是能够完全或者部分自动执行的过程。工作流建模是完成对目标系统业务过程的抽象表示，主要解决工作流流程的描述，在工作流合理性验证上缺乏相应的数学模型。应用Petri网络建立工作流，既可以将Petri网络作为图形化的建模工具，同时又可以利用它坚实的数学定义，对模型做出精确的分析。本文基于Petri网络对即时情报服务系统工作流进行建模，同时给出即时情报服务系统工作流合理性分析。

2 基本概念介绍

2.1 Petri网

德国科学家Carl Adam Petri提出的Petri網，是以双边有向图来描述业务过程，该方法利于分析和正确性验证，并具有精确的数学定义和数学基础，是工作流建模和分析的有力工具。

Petri网是一个三元组（P，T，F）， P：库所的有限集，T：变迁的有限集;F ：一个P元素和一个T元素组成的有序偶的集合，其充分必要条件是：

⑴? P ∩ T=? ;

⑵? P ∪ T≠? ;

⑶? F[?]（P×T）∪（T×P）（ ×为笛卡尔积）;

⑷? dom （F） ∪ cod（F ） = P ∪ T ;

其中

dom（F） = { x∣[?]y ：（x，y） ∈ F }

cod（F） = { y∣[?]x ：（y，x） ∈ F }

分别为F 的定义域和值域。

2.2 工作流网络

工作流网是在Petri 网的基础上用来对工作流的合法性、有效性进行验证，包括顺序、并行、选择和循环四种路由结构，工作流所有执行结构都可由这四种路由结构组合而成。

2.3 工作流网络合理性验证

工作流模型的合理性、有效性是模型分析的主要部分，需要从工作流模型出发，保证模型不存在结构上和行为上的死锁状态[5]。国内外很多学者采用文献[6]中对工作流合理性的定义，即工作流网是合理的，只有它的每一个变迁都属于一条从开始状态M0到终止状态M的执行序列上;当终止库所拥有，其他库所没有令牌时;模型中不存在执行不到的节点，即没有死锁。

3 即时情报服务系统模型

即时情报服务系统是利用单位网络平台，通过网上流转，提高情报服务的快捷和方便性，对科研生产提供支持和保障作用。如图1所示，即时情报服务系统流程图如下：

使用工作流网络对图1所示即时情报服务系统流程建模，可以得到图2所示的Petri网络模型。

4 即时情报服务系统Petri 网络合理性验证

利用文献[6]中提出的合理性定义，验证如下：

初始状态：[M0=1，0，0，0，0，0，0，0]，now = [M0];History = [M0]; Transitions = ?;Places = {1，0，0，0，0，0，0，0}。

步骤1：只有变迁T1触发，得到状态 M1 = {0，1，0，0，0，0，0，0}，其中M1是新状态：

Now = [M1]

History = [M0，M1]

Transitions = [T1]

Places = {1，1，0，0，0，0，0，0}

步骤2：只有变迁T2触发，得到状态 M2={0，0，1，0，0，0，0，0}，其中M2是新状态：

Now = [M2]

History = [M0，M1，M2]

Transitions = [T1，T2]

Places = {1，1，1，0，0，0，0，0}

步骤3：变迁T1，T3触发，得到状态M1和M3={0，0，0，1，0，0，0，0}，其中M3是新状态：

Now = [M3]

History = [M0，M1，M2，M3]

Transitions = [T1，T2，T3]

Places = {1，1，1，1，0，0，0，0}

步骤4：变迁T2，T4触发，得到状态M2和M4={0，0，0，0，1，0，0，0}，其中M4是新状态：

Now = [M4]

History = [M0，M1，M2，M3，M4]

Transitions = [T1，T2，T3，T4]

Places = {1，1，1，1，1，0，0，0}

步骤5：变迁T1，T3，T5触发，得到状态M1、M3和M5={0，0，0，0，0，1，0，0}，其中M5是新状态：

Now = [M5]

History = [M0，M1，M2，M3，M4，M5]

Transitions = [T1，T2，T3，T4，T5]

Places = {1，1，1，1，1，1，0，0}

步驟6：变迁T2，T4，T6触发，得到状态M2、M4和M6={0，0，0，0，0，0，1，0}，其中M6是新状态：

Now = [M6]

History = [M0，M1，M2，M3，M4，M5，M6]

Transitions = [T1，T2，T3，T4，T5，T6]

Places = {1，1，1，1，1，1，1，0}

步骤7：变迁T1，T4，T5，T7触发，得到状态M1、M4、M5和M7={0，0，0，0，0，0，0，1}，其中M7是新状态：

Now = [M7]

History = [M0，M1，M2，M3，M4，M5，M6，M7]

Transitions = [T1，T2，T3，T4，T5，T6，T7]

Places = {1，1，1，1，1，1，1，1}

步骤8：没有新的状态可以产生，结束验证。

由以上验证步骤可以得出，向量Places={1，1，…，1}，并且集合Transitions = T，表明该Petri网络表示的工作流是正确的。

5 总结

即时情报服务系统是一种典型的工作流系统，本文应用Petri网技术对即时情报服务系统进行工作流建模，并对工作流模型进行了合理性分析。Petri网在即时情报服务系统中的应用，为系统的开发提供了坚实的基础。

参考文献：

[1] HOLLINGSWORIH D.The workflow reference model，TCOO-1003[R].[S.l.]： Workflow Management Colition，1995.

[2] Van der AALST W M P.The application of Petri nets to workflow management[J].Journal of Circuits，Systems and Computers，1998，8（1）：21-66.

[3] 袁崇义.Petri网原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2005.

[4] 吴哲辉.Petri网导论[M].北京：机械工业出版社，2006.

[5] 黄瑜岳，李克清.基于Petri网的工作流合法性验证综述[J].计算机应用研究，2013，30（1）：26-29.

[6] 周福明，吴斌，顾庆，等.基于Petri网的工作流建模与正确性分析[J].计算机科学，2005，32（2）：121-124.

[7] 高捷，吴华瑞.基于矩阵模型的工作流合理性验证算法研究[J].计算机工程与设计，2010，31（11）：2621-2624，2628.

【通联编辑：梁书】

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