基于形式化模式分析的工作流執(zhí)行網.pdf

1、工作流和業(yè)務過程管理是制造業(yè)信息化領域的重要研究分支，而工作流引擎的設計和構造則是工作流應用開發(fā)領域的核心問題。但是到目前為止，服務于離散制造業(yè)的工作流引擎仍然未臻成熟，從而阻礙了制造業(yè)業(yè)務過程自動化處理的進程。 工作流引擎首先必須是一個工作流運算系統(tǒng)，才可能成為工作流服務的提供者，而“工作流運算模型”則是實現(xiàn)這種運算能力的基礎。工作流運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、確定的運算行為和完整的表達

2、能力。但是縱觀現(xiàn)有的工作流建模方法，不論是在學術界占主導地位的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算的要求。 本文的總體思路是圍繞“構建一種語義精確、計算行為確定、表達能力完整的工作流運算模型”的研究目標，在對工作流模式的形式化分析基礎上，通過對Petri-Net的語義、元素、行為、結構進行擴展，構造一種新的工作流運算模型-WE-Net(工作流執(zhí)行網，Wor

3、kflowExecutionNet)。本文的研究內容主要包括以下三個方面： 1.構建了一個以“規(guī)則運算”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、實例、組件、行為等關鍵方面，并具有內在的一致性，為后續(xù)的研究提供了統(tǒng)一的概念模型和基本假設。 2.完成了對“過程流轉模式”與“任務執(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、經驗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”，是對當前的工作流模式理論的進一步發(fā)展。 過程流轉模式的研究對象是多個任務之間的銜接關系和單個任務的實例化規(guī)律。本文對“分支”、“匯聚”、“多實例”這三種基本模式進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”的本質特征；指出了“匯聚”模式復雜性的根源在于匯聚前提在邏輯上的多態(tài)性、以及在時序上的隨機性和過?？赡苄裕瑓R聚運算的本質是對“可到達的隨機匯聚事件時序”的處理；對于“多實例”模式則從業(yè)

5、務目標和實例產生方式這兩個角度剖析了多實例的本質。 任務執(zhí)行模式的研究對象是在任務執(zhí)行過程當中工作流引擎與資源之間的交互行為。本文從交互的觀點出發(fā)，提出了工作流引擎與資源之間“以任務為中心的交互”模型，將任務執(zhí)行問題解耦為兩個相對獨立的子領域：任務分配問題、和任務執(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，通過分層的工作項狀態(tài)模型，以一種可擴展的方式實現(xiàn)了對任務執(zhí)行狀態(tài)變遷問題的建模。最后，對工作

6、流任務分配問題進行了結構化剖析，標識了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。并在此基礎上建立了工作流任務分配規(guī)則的形式化定義。 3.構造了一種新的工作流運算模型WE-Net通過對Petri-Net的擴展和模式的運用，在運算原理層面徹底地描述和實現(xiàn)了復雜的匯聚模式、多實例模式、工作流實例的運行控制、工作流任務分配、以及過程嵌套。從而達到了“使WE-Net具備精確的語義、確定的計算行為和完整的表

7、達能力”的研究目標。 WE-Net對Petri-Net的擴展主要涉及到三個層次：首先是通過對基本元素的語義轉換(Condition、Action、Edge)派生和約束，構造語義精確的、響應式的工作流運算模型；其次是通過定義Action激發(fā)算法和動態(tài)推算Condition可到達性算法，來支持復雜的匯聚模式；最后是通過子網擴展，建立與工作流運行時對象(過程實例、任務實例、工作項)的完整概念映射，從而在運算原理的層面徹底地描述和實現(xiàn)了