２０１０年第２期计算机与现代化
ＪＩＳＵＡＮ丁ＩＹＵＸＩＡＮＤＡＩＨＵＡ总第１７４期
文章编号：１００６－２４７５（２０１０）０２４）１１８－０３
一种集成Ｕ。Ｐ的工作流建模方法与正确性分析
叶传秀１，赵美艳２
（Ｉ．曲阜师范大学数学科学学院，山东曲阜２７３１６５；２．济宁学院计算机系，山东济宁２７２０００）
摘要：Ｐｅｔｒｊ网和统一建模语言ＵＭＬ是当前工作流建模领域两种非常流行、功能强大的建模工具。Ｐｅｔｒｉ网便于描述，可以动态地运行，但缺乏层次；ＵＭＬ可以完整、细致地刻画系统．但量化不够，缺乏有效、严密的分析工具与方法。本文整合两种建模方法的优点．提出一种集成Ｕ．Ｐ建模的方法，该方法能够有效地描述系统，实现系统的模块化和模型重用，还能够对系统进行严密的分析．通过对模型仿真．找出其缺点和不足。
关键词：工作流；Ｐｅｔｒｌ网；ＵＭＬ
中图分类号：ｍ１１．５文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－２４７５．２０１０．０２．０３２
ＡＵＰ－ｂａｓｅｄＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＡｐｐｒｏａｃｈｔｏＷｏｒｋｆｌｏｗＭｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓ
ＹＥＣｈｕａｎ—ｘｉｕｌ，ＺＨＡＯＭｅｉ－ｙａｎ２
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｑｕ如ＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｕ如２７３１６５，Ｃｈｉｎａ；
２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＪｉｎｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｎｉｎｇ２７２０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰｅｔｒｌｎｅｔｓａｎｄｔｈｅＵｎｉｆｉｅｄＭｏｄｅｌｉｎｇＬｓｎｇｕａｇｅａｒｅｔｗｏｖｅｒｙｐｏｐＩｌｌ盯ａｎｄｐｏｗｅｒｆｕｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｏｏｌｓｉｎｗｏｒｋｆｌｏｗｍｏｄｅｌｉｎｇａｒｅａ．Ｐｅｔｒｉｎｅｔｓａ珊ｅａｓｙｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅａｎｄｃａｎｒｕｎｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ，ｂｕｔｌａｃｋａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅｌｅｖｅｌｓ；ＵＭＬＣａｌｌｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｄｅ－
ｔａｉｌ，ｈｕｔｉｓｎｏｔｅａｓｙｔｏｑｕａＩＩ皤’．Ｉｔｌａｃｋｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｒｉｇｏｒｏｕｓａｎａｌｙｔｉｃａｌｔｏｏｌｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｂｅｎｅｆｉｔｓｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓＢＩｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ。ａｎｄ
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ｍｅｔｈｏｄｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｗｈｉｃｈｃ锄ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅ－ａｅｒｉｂｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｏｄｅｌｒｅｕｓｅ．Ｂｙｍｏｄｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｉｔｓｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓａｎｄｉｎａｄｅｑｕａｃｉｅｓ８ｌ℃ｃｏｎｌｅｔｏｌｉｇｈｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｏｒｋｔｌｏｗ；Ｐｅｔｒｉｎｅｔｓ；ｕｎｉｆｉｅｄｍｏｄｅｆｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅ
０引言１Ｐｅｔｒｉ网建模方法
Ｐｅｔｒｉ网是一种系统建模和分析工具，拥有坚实的数学理论基础，能够清晰地描述系统，通过可达树（图）、矩阵方程等许多成熟的分析方法对建立的模型进行分析。ＵＭＬ是一种易于表达的、标准的图形化建模语言，具有丰富的建模元素，便于对系统动态建模，适用于系统开发，但ＵＭＬ是一种半形式化的建模语言，缺乏精确的语义描述，难以对模型进行正确性分析与验证。本文通过整合两者的优点，提出一种集成Ｕ－Ｐ的建模方法，该方法即方便了建模，又充分地利用了Ｐｅｔｒｉ网的强有力的分析工具对模型进行正分析，提出合理化的改进。
Ｐｅ试网是一种系统的数学和图形的建模和分析工具，适用于对具有并发、同步、冲突等特点的系统进行模拟和分析，广泛应用于复杂系统的设计与分析中。１．１Ｐｅ岫网的定义ｕ１
一个Ｐｅｔｒｉ网是一个包括库所和变迁两类结点的有向图，图中的弧用来连接两类结点。定义如下：Ｐｅｔｒｉ网是一个五元组，ＰＮ＝（Ｐ，Ｔ，Ｆ，Ｗ，ＭＯ）是－Ｔ作流网，当且仅当…：
Ｐ＝｛Ｐ。，Ｐ２，…，Ｐ。｝是一个库所的有限集，Ｔ＝｛ｔ。，ｔ２，…，ｔ。｝是一个变迁的有限集，Ｆ￡（ＰＸＴ）ｕ（ＴＸＰ）是弧集Ｗ：¨｛ｌ，２，３，…ｌ是关于权的函数，Ｍ。：Ｐ－＋｛０，
收稿日期：２００９４）７．１４
基金项目：山东省中青年科学家科研奖励基金资助项目（２００７ＢＳ０１０１４）
作者简介：叶传秀（１９７９一），男，山东东平人，曲阜师范大学数学科学学院讲师，硕士，研究方向：数据库技术与系统集成；赵美艳（１９７９一），女，山东烟台人，济宁学院计算机系讲师，硕士，研究方向：计算机网络。
万方数据
浅谈几种变形分析与建模方法 姓名： 学号： 班级： 指导老师： 成绩： 2014年6月26 日
变形是自然界普遍存在的现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状，大小，及位置在时间域和空间域中的变化。变形体的变形在一定范围里被认为是允许的，如果超出允许值，则可能引发灾害，自然界的变形危害现象时很普遍的，如地震，滑坡，崩塌，地表沉降，火山爆发，溃坝，桥梁与建筑物的倒塌等。 通过这学期的学习我们知道所谓变形监测，就是利用测量和专用仪器及方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是确定在各种荷载和外动力作用下，变形体的形状，大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识，检验理论和假设的必要手段。 变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建筑物的块体，它包括自然和人工的构造物。根据变形体的研究范围，可以将变形监测研究对象分为三类： （1）全球性变形研究，如监测全球板块运动，地极移动，地球自转速率变化，低潮等； （2）区域性变形研究，如地壳变形监测，城市地面沉降等； （3）工程和局部性变形研究，如监测工程建筑物的三维变形，滑坡体的滑动，地下开采引起的地表移动和下沉等。 在紧密工程测量中，具有代表性的变形体有大坝，桥梁，矿区，高层建筑物，防护堤，边坡，隧道，地铁，地表沉降等。 随着现代科学技术的发展和计算机应用水平的提高，各种理论和方法为变形分析和变形预报提供了广泛的研究途径。由于变形体变形机理的复杂性和多样性，对变形分析与建模理论和方法的研究，需要结合地质、力学、水文等相关学科的信息和方法，引入数学、数字信号处理、系统科学以及非线性科学的理论，采用数学模型来逼近、模拟和揭示变形体的变形规律和动态特征，为工程设计和灾害防治提供科学的依据。 在日常施工和运营过程中，因不同的地质条件和土壤性质，地下水位和大气温度的变化。建筑物荷载和外力作用等影响，建筑会产生一定的变形，因此需要对重要的建筑物和发现已变形的建筑物进行变形监测及预测，掌握其变形的发展规律以及趋势，以确保该建筑物的施工安全和使用安全-在测量中有很多种分析建筑物变形的方法，通常采用统计分析法，确定函数法及混合模型法。统计分析法主要是采用数学处理方法，如回归分析法，频谱分析法，滤波模型法,Asaoka法，时间序列分析模型，灰色系统分析模型和人工神经网络模型等本文结合工程实例，在传统灰色预测模型GM的基础上，加以卡尔曼滤波法的辅助，对建筑物变形进行定量分析和预测，为建筑物变形观测研究提供更加可靠的观测数据-本文介绍的是本学期学过的几种变形分析与建模的理论与方法。 回归分析法作为一种统计分析方法，需要效应量和环境量具有较长且一致性较好的观测值序列。这种函数关系可以解释变形产生的主要原因，也可以进行预报，同时也给出估计精度。 多元线性回归是研究一个变量与多个因子之间非确定关系的最基本方法。其数学模型是: (1)
系统分析师辅导：工作流管理系统体系结构设计 摘要：工作流管理系统将最终成为覆盖于各类台式机与网络操作系统之上的业务操作系统，但工作流技术目前还不够完善。作者在深入研究了工作流管理联盟提供的工作流管理系统模型和各大主流工作流管理系统的基础上设计了一套功能全面的工作流管理系统体系结构。本文主要从该体系结构的三个层次深入介绍了该系统结构。 关键词：工作流管理系统、业务操作系统、软件体系结构、业务建模 1、引言 在一个组织内部存在着两种信息：一种是数据信息，另一种是业务信息。在组织之间也同样存在着两种信息：一种是数据信息，另一种是业务往来信息。如果这两种信息用计算机系统来管理，前一种属于组织内部的信息系统，后一种属于B2B电子商务系统。目前对数据信息的计算机管理系统（即：数据库管理系统）经过多年的发展已经成熟。对业务过程的计算机管理系统由于比较复杂，可变因素较多，难度大，因此发展还不成熟。工作流技术作为现代组织实现过程管理与过程控制的一项关键技术，为组织的业务处理过程提供了一个从模型建立、管理到运行、分析的完整框架。同时，工作流管理系统（Workflow Management System ,WFMS）通过一套集成化、可互操作的软件工具为这个框架提供了全过程的支持。Thomas Koulopoulos曾预言：工作流管理系统将最终成为覆盖于各类台式机与网络操作系统（如：Windows,Unix,Windows NT）之上的业务操作系统BOS（Business Operating System）,它将带来操作系统的一次革命。但是目前工作流技术无论从理论上还是从实践都还不够完善，要实现Thomas Koulopoulos的预言可能还需有一段路要走。本文主要介绍了由作者独立设计一套工作流管理系统体系结构，以供工作流技术爱好者参考。 2、工作流管理系统的基本概念 顾名思义，工作流就是工作任务在多个人或单位之间的流转。在计算机网络环境下，这种流转实际上表现为信息或数据在多个人之间的传送。工作流管理联盟( Workflow Management Coalition ，WfMC)对工作流的定义是：“业务过程的部分或全部在计算机应用环境下的自动化”。她所要解决的主要问题是，“使在多个参与者之间按照某种预定义规则传递的文档、信息或任务的过程自动进行，从而实现某个预期的业务目标，或者是促使此目标的实现”。 工作流管理系统就是通过管理一序列的工作活动以及相关人员、资源、信息技术资料来提供业务处理程序上的自动控制。工作流管理系统通过计算机软件来定义、管理和执行工作流程。在工作流管理系统中计算机运用程序的执行顺序是由工作流逻辑的计算机描述来驱动的。她的主要目标是对业务过程中各步骤(或称活动、环节)发生的先后次序，以及同各个步骤相关的人力、资源、信息资料的调用等进行管理，从而实现业务过程的自动化。当然这种管理可能会在不同的信息及通信环境下实现，所涉及的范围可以小至一个只有几人的工作组，也可以大到政府、企业组织各个机构之间。工作流管理系统将人员、组织结构、设备资源、信息源（如数据库、文件系统、电子邮件、计算机辅助设计工具等）整和成一个整体。这样，工作流管理系统就成为了一个理想的用来收容业务逻辑的业务知识仓库，并给予业务逻辑一个易操作易控制的界面。 工作流管理系统的最大优点就是实现具体应用逻辑和过程逻辑的分离，实现在不修改具体功能的情况下，通过修改业务流程模板来改变系统的功能，完成对组织生产经营过程的部
工作流系统需求分析 业务过程描述： 工作流是一种反映业务流程的计算机化的、实现经营过程集成与经营过程自动化而建立的可由工作流管理系统执行的业务模型。工作流起源于生产组织和办公自动化领域，其目的是将现有工作分解，按照一定的规则和过程来执行并监控，提高效率，降低成本。 下图是用户使用工作流系统的业务过程：
业务模型描述：
系统组成： 工作流管理系统由客户端、流程定制工具、流程监控与管理和工作流运行服务四个部分组成，下图是系统构件图： 系统功能划分： 工作流管理系统是指运行在一个或多个工作流引擎的软件上用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件，从用户建模的过程来看在建立阶段功能主要是工作流过程和相关活动的定义和建模，在运行阶段包括运行流程的监控、管理以及执行过程中的人机交互等。 工作流管理系统由流程定制工具、流程监控与管理、工作流运行服务和客户端交互四个部分组成，整个系统的使用者可以分为四种：系统管理员、流程设计人员、流程管理人员、普通用户。 下图是整个工作流管理系统的顶层用例：
第一部分流程定制工具 本部分主要完成企业信息流中业务过程的图形化建模，定制工具提供丰富的图形化元素、简单易懂的建模方法以及完善的模型管理方式。 流程定制用例图：
打开流程模型 参与者：流程设计者。 前置条件：流程定制工具已经打开。 后置条件：被选择的流程模型中的内容被展开。 步骤序列： 1．打开流程模型列表或新建流程模型文件。 2．选择流程模型文件名称。 3．展开流程模型中的设计内容。 保存流程模型 参与者：流程设计者。 前置条件：某个流程模型已经被打开，并且被修改。 后置条件：修改过的流程模型存到了物理文件中。 步骤序列： 1．保存流程模型到物理文件中。 删除流程模型 参与者：流程设计者。 前置条件：拥有可被删除的流程模型。 后置条件：选中的流程模型被删除。 步骤序列： 1．用户打开流程模型列表。 2．用户选择想要删除的流程模型。 3．系统删除选中的流程模型。 导入导出流程模型 参与者：流程设计者。 前置条件：拥有可被导入的文件或导出的流程模型。 后置条件：流程模型被导出成文件或模型文件被导入到设计系统成为流程模型。 步骤序列： 1．用户打开可被导入文件列表或设计工具中的流程模型列表。 2．用户选择将被导入的流程文件或选择将被导出的流程模型。 3．系统把导入文件生成流程模型或把导出流程模型生成流程文件。 流程发布 参与者：流程设计者。 前置条件：拥有设计完成并可供发布的流程模型。 后置条件：流程模型被发布并可通过客户工具执行。 步骤序列： 1．用户打开流程模型列表。 2．用户选择发布的包或流程。 3．用户选择发布的运行服务器。 4．用户形成发布版本。
2009，45（13）工作流控制模型（Petri 网） 抽象化 工作流模型 工作流定义语言 工作流元语言 工作流概念模型 表示形式化 基于 基于 图1三层模型间的关系 1引言随着软件在信息社会中发挥日益重要的作用，人们对软件 的正确性、可靠性、安全性等可信性质给予了越来越多的关注。如何在软件的开发和运行过程中保证软件具有可信性质也成为软件理论和技术越来越重要的研究方向。自从20世纪90年代，工作流管理系统的研究与应用得到了长足的发展，实践证明它在改进和优化业务过程，提高业务工作效率，实现更好的业务过程控制，提高顾客服务质量，提高业务过程的柔性等方面起到了重要作用。 工作流管理系统中的两个核心组件分别是流程定义组件与流程执行组件。而现有的工作流系统或多或少都存在着一些缺憾：（1）模型描述能力有限；（2）难以快速适应多变的市场需求；（3）定义的流程和实际系统之间的正确性差异。为保证流程设计的正确与可靠，应该对所设计的流程分别进行静态的分析验证和动态的仿真测试。 通过研究与分析，一个完整的工作流模型应该分为三个层次：元模型层、模型层和控制模型层。其中元模型层给出了流程定义的主要成分及其语言描述。扩展的信牌驱动模型属于模型 层，它对经典Petri 网进行了改进与扩充，基本解决了经典Petri 网描述业务过程的局限性。只保留了控制机制的Petri 网模型 是对工作流流程定义语言的更高级别的抽象，因此属于控制模型层。三层模型之间的关系如图1所示。 因此关于流程的分析验证也可以分为三个层次进行：基于元模型层次上的语法验证、基于模型层次上的语义验证（仿真） 和基于控制模型层次上形式化分析。又可以将它们分为静态检查与动态仿真，其中静态检查主要针对的是流程的静态定义，包括基于元模型层次上的语法验证和基于控制模型层次上的形式化分析；而动态仿真主要针对流程的动态执行过程即基于 工作流流程动态仿真技术的研究 付丽娜，郝克刚FU Li-na ，HAO Ke-gang 西北大学软件工程研究所，西安710069 Software Engineering Institute ， Northwest University ，Xi ’an 710069，China E-mail ：fulina_97@https://www.doczj.com/doc/31152439.html, FU Li-na ，HAO Ke-gang.Research on dynamic simulation of workflow https://www.doczj.com/doc/31152439.html,puter Engineering and Applications ， 2009，45（13）：29-33.Abstract ：The mode to capability analysis and correctness verification of workflow process is divided in static inspection and dy － namic simulation.Especially the paper studies several key problems in process simulation ，setting up simulation enviroment ，the al －gorithm for arranging events in a queue based on path coverage rule ，analyzing simulation results.It adopts interactive and non-interactive means ， employs white-box and black-box methods to test workflow process based on high coverage rate.And at last it gives expression to type ，distribution and trend of process defects. Key words ：Workflow Management System （WFMS ）；token-driven workflow computation model ；process ；simulation engine ；event ；verification 摘要：对于工作流流程的能力分析以及正确性验证，其方式上可分为静态分析与动态仿真。论文侧重研究通过动态仿真手段对 流程进行测试与分析，验证流程在合适的时间，由合适的资源做合适的事。针对仿真过程中的几个关键问题———设置仿真环境、基于路径覆盖准则的事件排队算法及仿真结果的统计分析做了较深入研究。仿真采用了交互式与非交互式两种手段，利用白盒与黑盒两种测试方法对被测流程进行高覆盖度仿真，并通过仿真结果反映缺陷的类型、分布与走势。关键词：工作流管理系统；信牌驱动模型；流程；仿真引擎；事件；验证 DOI ：10.3778/j.issn.1002-8331.2009.13.009文章编号：1002－8331（2009）13-0029-05文献标识码：A 中图分类号：TP311 基金项目：国家高技术研究发展计划（863）（the National High-Tech Research and Development Plan of China under Grant No.2007AA010305）。作者简介：付丽娜（1979-），女，博士研究生，研究方向为软件理论、工作流相关技术等；郝克刚（1936-），男，博士生导师，目前研究方向为工作流技 术、分布式计算和软件理论等。 收稿日期：2009-01-21 修回日期：2009-02-25 Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用29
工作流系统设计手册 一、引言 工作流管理是目前被业界广泛应用并迅速发展的技术，它的主要功能是使业务处理过程自动化，协调人和各种应用程序的工作。工作流管理系统（Workflow Management System，简称：WfMS）以企业业务过程为核心，结合了计算机支持协同工作以及企业信息系统的相关技术，立足于过程自动化，着眼于整体效率的提高。随着计算机软硬件技术的发展，特别是Internet 和Intranet的迅速普及，工作流管理系统的应用范围已不仅仅限于传统办公环境（如保险、银行、法律、行政管理等）和工业制造中，而且逐渐扩展到企业应用环境中。 1993年成立的工作流管理联盟（Workflow Management Coalition，简称：WfMC）给出了一系列工作流的规范。其主要概念有： 工作流 工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则，文档信息或任务能够在不同的执行者之间传递与执行。 工作流是一种反映业务流程的计算机化的模型，实现经营过程集成与经营过程自动化而建立的可由工作流管理系统执行的业务模型。 工作流管理系统
它是一个软件系统，完成工作流的定义和管理，并按照在计算机中预先定义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行。并监控其工作状态。工作流管理系统可称为企业的业务操作系统。（Business Operating System，简称：BOS） 工作流系统参考模型 有关工作流管理联盟更详细的规范请参见https://www.doczj.com/doc/31152439.html, 二、JU工作流管理系统 根据国际工作流管理联盟的标准模型，实现了过程定义工具、工作流执行服务（工作流机）、工作流管理工具以及工作流客户应用（人工动作）和供工作流执行服务（工作流机）直接调用的应用（自动化动作）。 人工动作必须与表单绑定。表单提供了人机交互的工作界面，而表单的后面是标准通用的关系型
鞋店进销存管理系统 一.项目背景 随着计算机技术的不断发展, 它已经成为人们工作和生活中不可缺少的工具。早在1954年，银行、大公司和大企业纷纷采用计算机进行账户和账目管理、生产管理、库存管理、销售管理、统计报表等。从数据的收集、存储、整理到检索统计，应用的范围日益扩大，使计算机的应用很快超过科学计算，成为最大的计算机应用领域。 鞋店管理的特点是信息处理量比较大，所存的鞋种类多，而且由于进货单、销售单、需求单等单据发行量特别大，关联信息多，查询和统计的方式各不相同等原因,因此在管理上实现起来有一定困难。在管理的过程中经常会出现信息的重复传递，单据报表种类繁多，各个部门管理规格不统一等问题。 在本系统的设计过程中，为了克服这些困难，满足计算机管理的需要,我们采取了下面的一些原则： 1、统一各种原始单据的格式，统一账目和报表的格式。 2、删除不必要的管理冗余，实现管理规范化、科学化。 3、程序代码标准化，软件统一化，确保软件的可维护性和实用性。 4、界面尽量简单化，做到实用，方便，尽量满足书店中不同层次员工 的需要。 二.定义 “鞋店进销存管理系统”为用户提供添加、修改、查询、退货操作等服务。用户在登陆界面输入用户名，密码后系统核对正确进入系统内部。系统就要求用户选择事务类型（添加、修改、查询、退货等），直至用户选择退出应用服务，询问用户是否退出应用服务，如果用户选择结束，系统重回登陆界面。用户进入添加界面后，首先可以输入的数字必须大于等于100），否则系统显示输入有误。用户点击确认后，由系统查询，判断该取值是否超出库存量，如果没有，则系统会显示确认界面，用户单点击“确认”后，系统自动生成账单，并在后台进行工作，系统进行清
２０１０年第２期计算机与现代化 ＪＩＳＵＡＮ丁ＩＹＵＸＩＡＮＤＡＩＨＵＡ总第１７４期 文章编号：１００６－２４７５（２０１０）０２４）１１８－０３ 一种集成Ｕ。Ｐ的工作流建模方法与正确性分析 叶传秀１，赵美艳２ （Ｉ．曲阜师范大学数学科学学院，山东曲阜２７３１６５；２．济宁学院计算机系，山东济宁２７２０００） 摘要：Ｐｅｔｒｊ网和统一建模语言ＵＭＬ是当前工作流建模领域两种非常流行、功能强大的建模工具。Ｐｅｔｒｉ网便于描述，可以动态地运行，但缺乏层次；ＵＭＬ可以完整、细致地刻画系统．但量化不够，缺乏有效、严密的分析工具与方法。本文整合两种建模方法的优点．提出一种集成Ｕ．Ｐ建模的方法，该方法能够有效地描述系统，实现系统的模块化和模型重用，还能够对系统进行严密的分析．通过对模型仿真．找出其缺点和不足。 关键词：工作流；Ｐｅｔｒｌ网；ＵＭＬ 中图分类号：ｍ１１．５文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－２４７５．２０１０．０２．０３２ ＡＵＰ－ｂａｓｅｄＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＡｐｐｒｏａｃｈｔｏＷｏｒｋｆｌｏｗＭｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓ ＹＥＣｈｕａｎ—ｘｉｕｌ，ＺＨＡＯＭｅｉ－ｙａｎ２ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｑｕ如ＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｕ如２７３１６５，Ｃｈｉｎａ； ２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＪｉｎｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｎｉｎｇ２７２０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰｅｔｒｌｎｅｔｓａｎｄｔｈｅＵｎｉｆｉｅｄＭｏｄｅｌｉｎｇＬｓｎｇｕａｇｅａｒｅｔｗｏｖｅｒｙｐｏｐＩｌｌ盯ａｎｄｐｏｗｅｒｆｕｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｏｏｌｓｉｎｗｏｒｋｆｌｏｗｍｏｄｅｌｉｎｇａｒｅａ．Ｐｅｔｒｉｎｅｔｓａ珊ｅａｓｙｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅａｎｄｃａｎｒｕｎｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ，ｂｕｔｌａｃｋａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅｌｅｖｅｌｓ；ＵＭＬＣａｌｌｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｄｅ－ ｔａｉｌ，ｈｕｔｉｓｎｏｔｅａｓｙｔｏｑｕａＩＩ皤’．Ｉｔｌａｃｋｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｒｉｇｏｒｏｕｓａｎａｌｙｔｉｃａｌｔｏｏｌｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｂｅｎｅｆｉｔｓｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓＢＩｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ。ａｎｄ ａＵＰ－ｂａｓｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｗｈｉｃｈｃ锄ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅ－ａｅｒｉｂｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｏｄｅｌｒｅｕｓｅ．Ｂｙｍｏｄｅｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｉｔｓｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓａｎｄｉｎａｄｅｑｕａｃｉｅｓ８ｌ℃ｃｏｎｌｅｔｏｌｉｇｈｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｏｒｋｔｌｏｗ；Ｐｅｔｒｉｎｅｔｓ；ｕｎｉｆｉｅｄｍｏｄｅｆｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅ ０引言１Ｐｅｔｒｉ网建模方法 Ｐｅｔｒｉ网是一种系统建模和分析工具，拥有坚实的数学理论基础，能够清晰地描述系统，通过可达树（图）、矩阵方程等许多成熟的分析方法对建立的模型进行分析。ＵＭＬ是一种易于表达的、标准的图形化建模语言，具有丰富的建模元素，便于对系统动态建模，适用于系统开发，但ＵＭＬ是一种半形式化的建模语言，缺乏精确的语义描述，难以对模型进行正确性分析与验证。本文通过整合两者的优点，提出一种集成Ｕ－Ｐ的建模方法，该方法即方便了建模，又充分地利用了Ｐｅｔｒｉ网的强有力的分析工具对模型进行正分析，提出合理化的改进。 Ｐｅ试网是一种系统的数学和图形的建模和分析工具，适用于对具有并发、同步、冲突等特点的系统进行模拟和分析，广泛应用于复杂系统的设计与分析中。１．１Ｐｅ岫网的定义ｕ１ 一个Ｐｅｔｒｉ网是一个包括库所和变迁两类结点的有向图，图中的弧用来连接两类结点。定义如下：Ｐｅｔｒｉ网是一个五元组，ＰＮ＝（Ｐ，Ｔ，Ｆ，Ｗ，ＭＯ）是－Ｔ作流网，当且仅当…： Ｐ＝｛Ｐ。，Ｐ２，…，Ｐ。｝是一个库所的有限集，Ｔ＝｛ｔ。，ｔ２，…，ｔ。｝是一个变迁的有限集，Ｆ￡（ＰＸＴ）ｕ（ＴＸＰ）是弧集Ｗ：¨｛ｌ，２，３，…ｌ是关于权的函数，Ｍ。：Ｐ－＋｛０， 收稿日期：２００９４）７．１４ 基金项目：山东省中青年科学家科研奖励基金资助项目（２００７ＢＳ０１０１４） 作者简介：叶传秀（１９７９一），男，山东东平人，曲阜师范大学数学科学学院讲师，硕士，研究方向：数据库技术与系统集成；赵美艳（１９７９一），女，山东烟台人，济宁学院计算机系讲师，硕士，研究方向：计算机网络。 万方数据
Toward Workflow Block Activity Patterns for Reuse in Workflow Design Lucinéia Heloisa Thom and Cirano Iochpe Federal University of Rio Grande do Sul, Brazil; Vinícius Amaral and Daniel Viero, iProcess, Brazil 1.I NTRODUCTION Research on both business process modeling and implementation issues re-lated to workflow technology have quickly increased over the last years. The most significant initiatives are in the field of standardization [1], [2], [4], specification [5] and workflow definition languages [6], [7], [3]. However, since it is a relatively new and still evolving technology, workflow design pre-sents some challenges, especially with respect to techniques that can en-force correctness as well as efficiency during both the requirements analysis and the modeling phase of the workflow project. Within this context, research on workflow patterns has attracted increasing attention mainly because of the advantages of reusing patterns [8], [9]. The most extensively studied are in the field of control/data flow patterns [10], [11] as well as resource and application–oriented patterns (12). Such pat-terns are being used not only in business/workflow process modeling but also in critical evaluations of workflow languages and workflow tools (13). However, a lot less research can be found relating workflow design to a set of recurrent business process “pieces” or “parts” that must be atomically exe-cuted by the workflow process (e.g., an activity request execution and a noti-fication activity). Although one can precisely characterize the semantics of such business process “pieces” [14], [15], [16] and they have to be recur-rently re-designed in practically every workflow modeling process, there is no known research relating these business process structures to workflow pat-terns. 1.1 Approach Our approach applies the concept of block activity to well-known business processes. An activity set is a self-contained set of activities and transitions [7]. Transitions in the set should refer only to activities in the same set and there should be no transitions into or out of the set. Activity sets can be modeled as block activities. The block execution starts at the first activity in the set and executes the next activities by following the partial order im-posed upon them by the transitions until an exit activity is reached. Work-flow execution then returns to the next activity following the block. In this paper, we apply the block activity concept in order to represent a set of business (sub-)process types (e.g., logistic, financial, information and de-cision) that we call “workflow block activity patterns”. These patterns are re-lated to a set of specific atomic structures that are frequently found in busi-ness processes and have already been identified in the literature [14], [15],
SECTION 1 SCM TEMPLATE WORKFLOW ?2000 i2 Technologies, Inc. -2-
SCM Template Workflow Release 4.2.1 Copyright 2000 i2 Technologies, Inc. This notice is intended as a precaution against inadvertent publication and does not imply any waiver of confidentiality. Information in this document is subject to change without notice. No part of this document may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording, or information storage or retrieval systems, for any purpose without the express written permission of i2 Technologies, Inc. The software and/or database described in this document are furnished under a license agreement or nondisclosure agreement. It is against the law to copy the software on any medium except as specifically allowed in the license or nondisclosure agreement. If software or documentation is to be used by the federal government, the following statement is applicable:In accordance with FAR 52.227-19 Commercial Computer Software —Restricted Rights, the following applies: This software is Unpublished—rights reserved under the copyright laws of the United States. The text and drawings set forth in this document are the exclusive property of i2 Technologies, Inc. Unless otherwise noted, all names of companies, products, street addresses, and persons contained in the scenarios are designed solely to document the use of i2 Technologies, Inc. products. The brand names and product names used in this manual are the trademarks, registered trademarks, service marks or trade names of their respective owners. i2 Technologies, Inc. is not associated with any product or vendor mentioned in this publication unless otherwise noted. The following trademarks and service marks are the property of i2 Technologies, Inc.: EDGE OF INSTABILITY; i2 TECHNOLOGIES; ORB NETWORK; PLANET; and RESULTS DRIVEN METHODOLOGY. The following registered trademarks are the property of i2 Technologies, Inc.: GLOBAL SUPPLY CHAIN MANAGEMENT; i2; i2 TECHNOLOGIES and design; TRADEMATRIX; TRADEMATRIX and design; and RhythmLink. February, 2000 ?2000 i2 Technologies, Inc. -3-
工作流系统需求分析及设计 业务过程描述： 工作流是一种反映业务流程的计算机化的、实现经营过程集成与经营过程自动化而建立的可由工作流管理系统执行的业务模型。工作流起源于生产组织和办公自动化领域，其目的是将现有工作分解，按照一定的规则和过程来执行并监控，提高效率，降低成本。 下图是用户使用工作流系统的业务过程：
业务模型描述：
系统组成： 工作流管理系统由客户端、流程定制工具、流程监控与管理和工作流运行服务四个部分组成，下图是系统构件图： 系统功能划分： 工作流管理系统是指运行在一个或多个工作流引擎的软件上用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件，从用户建模的过程来看在建立阶段功能主要是工作流过程和相关活动的定义和建模，在运行阶段包括运行流程的监控、管理以及执行过程中的人机交互等。 工作流管理系统由流程定制工具、流程监控与管理、工作流运行服务和客户端交互四个部分组成，整个系统的使用者可以分为四种：系统管理员、流程设计人员、流程管理人员、普通用户。 下图是整个工作流管理系统的顶层用例：
第一部分流程定制工具 本部分主要完成企业信息流中业务过程的图形化建模，定制工具提供丰富的图形化元素、简单易懂的建模方法以及完善的模型管理方式。 流程定制用例图：
打开流程模型 参与者：流程设计者。 前置条件：流程定制工具已经打开。 后置条件：被选择的流程模型中的内容被展开。 步骤序列： 1．打开流程模型列表或新建流程模型文件。 2．选择流程模型文件名称。 3．展开流程模型中的设计内容。 保存流程模型 参与者：流程设计者。 前置条件：某个流程模型已经被打开，并且被修改。 后置条件：修改过的流程模型存到了物理文件中。 步骤序列： 1．保存流程模型到物理文件中。 删除流程模型 参与者：流程设计者。 前置条件：拥有可被删除的流程模型。 后置条件：选中的流程模型被删除。 步骤序列： 1．用户打开流程模型列表。 2．用户选择想要删除的流程模型。 3．系统删除选中的流程模型。 导入导出流程模型 参与者：流程设计者。 前置条件：拥有可被导入的文件或导出的流程模型。 后置条件：流程模型被导出成文件或模型文件被导入到设计系统成为流程模型。 步骤序列： 1．用户打开可被导入文件列表或设计工具中的流程模型列表。 2．用户选择将被导入的流程文件或选择将被导出的流程模型。 3．系统把导入文件生成流程模型或把导出流程模型生成流程文件。 流程发布 参与者：流程设计者。 前置条件：拥有设计完成并可供发布的流程模型。 后置条件：流程模型被发布并可通过客户工具执行。 步骤序列： 1．用户打开流程模型列表。 2．用户选择发布的包或流程。 3．用户选择发布的运行服务器。 4．用户形成发布版本。
数学建模的基本步骤 一、数学建模题目 1）以社会，经济，管理，环境，自然现象等现代科学中出现的新问题为背景，一般都有一个比较确切的现实问题。 2）给出若干假设条件： 1. 只有过程、规则等定性假设； 2. 给出若干实测或统计数据； 3. 给出若干参数或图形等。 根据问题要求给出问题的优化解决方案或预测结果等。根据问题要求题目一般可分为优化问题、统计问题或者二者结合的统计优化问题，优化问题一般需要对问题进行优化求解找出最优或近似最优方案，统计问题一般具有大量的数据需要处理，寻找一个好的处理方法非常重要。 二、建模思路方法 1、机理分析根据问题的要求、限制条件、规则假设建立规划模型，寻找合适的寻优算法进行求解或利用比例分析、代数方法、微分方程等分析方法从基本物理规律以及给出的资料数据来推导出变量之间函数关系。 2、数据分析法对大量的观测数据进行统计分析，寻求规律建立数学模型，采用的分析方法一般有： 1）. 回归分析法(数理统计方法)-用于对函数f（x）的一组观测值（xi,fi）i=1,2,…,n，确定函数的表达式。 2）. 时序分析法--处理的是动态的时间序列相关数据，又称为过程统计方法。 3）、多元统计分析（聚类分析、判别分析、因子分析、主成分分析、生存数据分析）。 3、计算机仿真（又称统计估计方法）：根据实际问题的要求由计算机产生随机变量对动态行为进行比较逼真的模仿，观察在某种规则限制下的仿真结果（如蒙特卡罗模拟）。 三、模型求解： 模型建好了，模型的求解也是一个重要的方面，一个好的求解算法与一个合
适的求解软件的选择至关重要，常用求解软件有matlab，mathematica，lingo，lindo，spss，sas等数学软件以及c/c++等编程工具。 Lingo、lindo一般用于优化问题的求解，spss，sas一般用于统计问题的求解，matlab，mathematica功能较为综合，分别擅长数值运算与符号运算。 常用算法有：数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法,通常使用spss、sas、Matlab作为工具. 线性规划、整数规划、多元规划、二次规划、动态规划等通常使用Lindo、Lingo,Matlab软件。 图论算法,、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法, 模拟退火法、神经网络、遗传算法。 四、自学能力和查找资料文献的能力： 建模过程中资料的查找也具有相当重要的作用，在现行方案不令人满意或难以进展时，一个合适的资料往往会令人豁然开朗。常用文献资料查找中文网站：CNKI、VIP、万方。 五、论文结构： 0、摘要 1、问题的重述，背景分析 2、问题的分析 3、模型的假设，符号说明 4、模型的建立（局部问题分析，公式推导，基本模型，最终模型等） 5、模型的求解 6、模型检验:模型的结果分析与检验，误差分析 7、模型评价:优缺点，模型的推广与改进 8、参考文献 9、附录 六、需要重视的问题 数学建模的所有工作最终都要通过论文来体现，因此论文的写法至关重要：
基于时序逻辑的工作流建模与分析方法1 王远，范玉顺 (清华大学自动化系,北京 100084) 摘要提出了一种基于活动时序逻辑(TLA)的工作流建模与模型分析的形式化方法。该方法将模型及模型的性质都表示为一个TLA公式，对工作流模型性质的分析可以等价为对TLA中两个公式之间是否存在蕴涵关系的检验，从而建立了一个工作流模型各层次分析统一框架。一个工作流建模和分析的实例验证了所提出方法的有效性，该方法在建模、模型分析以及指导模型设计等方面都有较好的应用前景。 关键词工作流，活动时序逻辑，工作流模型分析 1基金项目：国家自然科学基金项目（60274046） 0 引言 工作流管理是实现企业过程集成和提高企业运行效率、柔性的一种全面的支撑技术。该技术在办公自动化(OA)、计算机支持的协同工作(CSCW)、经营过程重组(BPR)等几个领域中的应用证明,工作流模型的合理性验证与分析是成功实施工作流管理的关键[1]。工作流模型分析可以分为逻辑、时间和性能三个层次。逻辑层次关心的是工作流模型中事件点与事件点之间的关系,时间层次的分析是在逻辑层次的基础上研究模型中时间段与时间段之间的关系,而性能层次分析一般是指(考虑资源信息) 通过仿真或严格的理论分析,获得与系统性能相关的量化指标,来评估建立的工作模型是否满足目标需求。 工作流模型的验证与分析的方法与建模方法密切相关。工作流建模方法可以分为非形式化方法与形式化方法[2]。非形式化方法主要包括活动网络图法、ECA(Event-Condition-Action)规则方法、面向系统交互的工作流建模语言等，这些非形式化的建模方法普遍缺乏对模型验证与分析的支持。工作流建模的形式化方法以基于Petri网的建模方法为主，并在此基础上形成了一些工作流模型验证与分析的方法，然而这些基于Petri网的方法存在两个问题： 一是没有统一的方法框架，无法满足工作流模型多种性质的验证需要，而是针对一种性质，提出一种特殊的高级Petri网建模方法，找到该性质在Petri网中的表达方式，并针对这种表达方式提出一种验证算法，比如，用户需要验证模型中两个活动之间的时间距离约束，现有的方法无法验证，就只能依靠研究人员的创造力，提出一种特殊的Petri网，并发展一种专门的验证方法；二是在指导工作流模型的设计和工作流模型的综合方面无法满足需要，比如要设计一个满足给定性质的工作流模型，现有的模型验证方法就无法提供有力的支持。针对上述工作流模型分析验证中存在的问题，本文用时序逻辑作为理论基础，提出了一种基于时序逻辑的工作流建模与分析方法，为工作流模型各个层次的验证与分析提供了一种新思路。 1 TLA基本概念 时序逻辑作为一种表示各种动态系统行为和性质的逻辑语言，近年来在反应系统、实时系统的表示与验证、网络协议的分析、多媒体通信同步以及自然语言理解、专家系统、人工智能等方面得到了广泛的应用[3-5]。在本文提出的基于时序逻辑的工作流建模分析方法中，一个工作流过程模型被描述为一个时序逻辑系统中的公式，同时该模型需要被验证的和分析的性质也表示为一个时序逻辑公式，该方法对所验证的性质并没有特殊的限定。要分析工作流模型是否满足该性质，只需在相应的逻辑系统中利用逻辑推理和模型检查等技术检验这两个公式之间是否存在蕴涵关系。这就使得对工作流模型各层次的验证可以统一到一个方法框架中来。同时，由于在时序逻辑中并不区分公式表示的是模型还是模型的性质，这使得本文提出的方法在指导工作流模型的设计和工作流模型的综合方面有较好的应用前景。 本文使用的时序逻辑系统是活动时序逻辑