基于形式化模式分析的工作流執(zhí)行網(wǎng).pdf

1、工作流和業(yè)務(wù)過程管理是制造業(yè)信息化領(lǐng)域的重要研究分支，而工作流引擎的設(shè)計(jì)和構(gòu)造則是工作流應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域的核心問題。但是到目前為止，服務(wù)于離散制造業(yè)的工作流引擎仍然未臻成熟，從而阻礙了制造業(yè)業(yè)務(wù)過程自動(dòng)化處理的進(jìn)程。 工作流引擎首先必須是一個(gè)工作流運(yùn)算系統(tǒng)，才可能成為工作流服務(wù)的提供者，而“工作流運(yùn)算模型”則是實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算能力的基礎(chǔ)。工作流運(yùn)算模型是一種不同于工作流定義模型的專用模型，必須具備形式化的語義、確定的運(yùn)算行為和完整的表達(dá)

2、能力。但是縱觀現(xiàn)有的工作流建模方法，不論是在學(xué)術(shù)界占主導(dǎo)地位的Petri-Net及其衍生方法，還是工業(yè)界流行的EPC、XPDL、BPEL、JPDL，都不能完全滿足工作流運(yùn)算的要求。 本文的總體思路是圍繞“構(gòu)建一種語義精確、計(jì)算行為確定、表達(dá)能力完整的工作流運(yùn)算模型”的研究目標(biāo)，在對工作流模式的形式化分析基礎(chǔ)上，通過對Petri-Net的語義、元素、行為、結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展，構(gòu)造一種新的工作流運(yùn)算模型-WE-Net(工作流執(zhí)行網(wǎng)，Wor

3、kflowExecutionNet)。本文的研究內(nèi)容主要包括以下三個(gè)方面： 1.構(gòu)建了一個(gè)以“規(guī)則運(yùn)算”和“事件交互”為特征的工作流基本概念體系該體系完整地涵蓋了概念、實(shí)例、組件、行為等關(guān)鍵方面，并具有內(nèi)在的一致性，為后續(xù)的研究提供了統(tǒng)一的概念模型和基本假設(shè)。 2.完成了對“過程流轉(zhuǎn)模式”與“任務(wù)執(zhí)行模式”的形式化分析及定義這些分析和定義使現(xiàn)有的“以直觀為特征的、經(jīng)驗(yàn)式的工作流模式集合”被抽象提升為“統(tǒng)一的、形式化的工作

4、流模式體系”，是對當(dāng)前的工作流模式理論的進(jìn)一步發(fā)展。 過程流轉(zhuǎn)模式的研究對象是多個(gè)任務(wù)之間的銜接關(guān)系和單個(gè)任務(wù)的實(shí)例化規(guī)律。本文對“分支”、“匯聚”、“多實(shí)例”這三種基本模式進(jìn)行了原理性的分析并給出了形式化的定義。提出用控制矩陣的方式來描述“分支”的本質(zhì)特征；指出了“匯聚”模式復(fù)雜性的根源在于匯聚前提在邏輯上的多態(tài)性、以及在時(shí)序上的隨機(jī)性和過裕可能性，匯聚運(yùn)算的本質(zhì)是對“可到達(dá)的隨機(jī)匯聚事件時(shí)序”的處理；對于“多實(shí)例”模式則從業(yè)

5、務(wù)目標(biāo)和實(shí)例產(chǎn)生方式這兩個(gè)角度剖析了多實(shí)例的本質(zhì)。 任務(wù)執(zhí)行模式的研究對象是在任務(wù)執(zhí)行過程當(dāng)中工作流引擎與資源之間的交互行為。本文從交互的觀點(diǎn)出發(fā)，提出了工作流引擎與資源之間“以任務(wù)為中心的交互”模型，將任務(wù)執(zhí)行問題解耦為兩個(gè)相對獨(dú)立的子領(lǐng)域：任務(wù)分配問題、和任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)變遷問題，避免了現(xiàn)有工作流資源模式研究在問題空間劃分上的含混。然后，通過分層的工作項(xiàng)狀態(tài)模型，以一種可擴(kuò)展的方式實(shí)現(xiàn)了對任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)變遷問題的建模。最后，對工作

6、流任務(wù)分配問題進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化剖析，標(biāo)識了15種模式并歸為三類：分配過程控制模式、候選資源定義模式、最終分配策略模式。并在此基礎(chǔ)上建立了工作流任務(wù)分配規(guī)則的形式化定義。 3.構(gòu)造了一種新的工作流運(yùn)算模型WE-Net通過對Petri-Net的擴(kuò)展和模式的運(yùn)用，在運(yùn)算原理層面徹底地描述和實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的匯聚模式、多實(shí)例模式、工作流實(shí)例的運(yùn)行控制、工作流任務(wù)分配、以及過程嵌套。從而達(dá)到了“使WE-Net具備精確的語義、確定的計(jì)算行為和完整的表

7、達(dá)能力”的研究目標(biāo)。 WE-Net對Petri-Net的擴(kuò)展主要涉及到三個(gè)層次：首先是通過對基本元素的語義轉(zhuǎn)換(Condition、Action、Edge)派生和約束，構(gòu)造語義精確的、響應(yīng)式的工作流運(yùn)算模型；其次是通過定義Action激發(fā)算法和動(dòng)態(tài)推算Condition可到達(dá)性算法，來支持復(fù)雜的匯聚模式；最后是通過子網(wǎng)擴(kuò)展，建立與工作流運(yùn)行時(shí)對象(過程實(shí)例、任務(wù)實(shí)例、工作項(xiàng))的完整概念映射，從而在運(yùn)算原理的層面徹底地描述和實(shí)現(xiàn)了