業(yè)務(wù)過程模擬研究

業(yè)務(wù)過程模擬被廣泛使用在業(yè)務(wù)過程模型的定量分析中。本文首先闡述了業(yè)務(wù)過程模擬的原理；接著，分析了業(yè)務(wù)過程模擬的輸入；然后，給出了業(yè)務(wù)過程模擬的輸出；最后，列舉了當(dāng)前流行的業(yè)務(wù)過程模擬工具，并著重介紹了在線過程模擬工具BIMP。

【關(guān)鍵詞】業(yè)務(wù)過程管理 業(yè)務(wù)過程 定量分析 過程模擬

業(yè)務(wù)過程模擬是業(yè)務(wù)過程模型的定量分析中最深歡迎和最廣泛使用的技術(shù)。通過業(yè)務(wù)過程模擬，可以幫助業(yè)務(wù)過程建模者解決下述問題：

（1）為業(yè)務(wù)過程模型的再設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

（2）可以發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程模型的瓶頸；

（3）為業(yè)務(wù)過程模型的優(yōu)化提供比較和分析。

業(yè)務(wù)過程模擬的基本思路是指：由過程模擬器先生成大量的過程實(shí)例，再一步一步地執(zhí)行這些實(shí)例，并記錄實(shí)例執(zhí)行過程中的每一步。過程模擬的輸出包含日志文件和各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如周期時間，平均等待時間和平均資源利用率。

本文將從業(yè)務(wù)過程模擬的原理、輸入、輸出和工具四個方面，闡述業(yè)務(wù)過程模擬的研究。

1 業(yè)務(wù)過程模擬的原理

在業(yè)務(wù)過程模擬期間，業(yè)務(wù)過程中的任務(wù)并沒有真正被執(zhí)行，而是被過程模擬器模擬執(zhí)行。任務(wù)被模擬執(zhí)行的原理如下：

（1）當(dāng)一個任務(wù)（可以理解為任務(wù)進(jìn)入初始狀態(tài)）準(zhǔn)備被執(zhí)行時，一個工作項被創(chuàng)建（可以理解為任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)）。此時，模擬器首先嘗試尋找執(zhí)行該工作項所需的資源。若無資源能夠執(zhí)行這個工作項，則模擬器將此工作項設(shè)為等待模式（可以理解為任務(wù)就入等待狀態(tài)），直至一個合適的資源被釋放。一旦某個資源被分配給工作項，模擬器便要決定這個工作項的持續(xù)時間，而這個持續(xù)時間是根據(jù)這個任務(wù)處理時間的概率分布隨機(jī)生成。概率分布和相應(yīng)的參數(shù)需要提前在模型中定義。

（2）一旦模擬器確定了一個工作項的持續(xù)時間，便會將這個持續(xù)時間設(shè)為休眠模式（可以理解為任務(wù)進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)）。事實(shí)上，休眠模式模擬的是該任務(wù)正在被執(zhí)行。一旦執(zhí)行該工作項所需的時間間隔通過，這個工作項將被設(shè)置為已完成（可以理解為任務(wù)進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)），且分配給該工作項的資源將被釋放。

在過程模擬器中，任務(wù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如1所示。特別需要注意的是，模擬器并不會真正地等待任務(wù)從休眠模式中返回。比如，如果模擬器決定一個工作項的持續(xù)時間是50個小時，那么模擬器不會等現(xiàn)實(shí)中的50個小時過去后再執(zhí)行其他動作。模擬器將使用一種智能算法來盡可能快地完成模擬?，F(xiàn)代業(yè)務(wù)過程模擬器可以在幾秒鐘內(nèi)有效的模擬成千上萬個過程實(shí)例和上億的工作項。

（3）在模擬任務(wù)期間，過程模擬器將記錄分配給任務(wù)的資源標(biāo)識和任務(wù)相關(guān)的3個時間戳：1.任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)的時間；2.任務(wù)進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)的時間；3.任務(wù)進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)的時間。

基于上述記錄的數(shù)據(jù)，過程模擬器可以計算出每個任務(wù)的平均等待時間、發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程的瓶頸、得到資源的平均利用率等。

2 業(yè)務(wù)過程模擬的輸入

從上述業(yè)務(wù)過程模擬的原理可以看出，為支持模擬，需要為業(yè)務(wù)過程模型指定下述相關(guān)的信息：

（1）每個任務(wù)處理時間的概率分布，例如正態(tài)分布或指數(shù)分布。

（2）除時間外，任務(wù)的其他性能屬性，如成本和附加值。

（3）能夠執(zhí)行任務(wù)的一組資源。此集合通常稱為資源池。例如，可能的資源池可以是“索賠處理程序”或“文書員”或“管理者”或“系統(tǒng)”。另外，需要為每個資源池指定此池中的資源數(shù)量（例如索賠處理者的數(shù)量或文員的數(shù)量）以及這些資源的其他屬性，例如小時費(fèi)用。

（4）與決策網(wǎng)關(guān)相連的每一條弧的分支概率。根據(jù)這些分支概率，模擬器隨機(jī)選擇走那個分支。這些概率的確定，要么通過面談相關(guān)涉眾，要么在一段時間內(nèi)通過觀察過程的執(zhí)行情況，要么從相關(guān)信息系統(tǒng)的收集日志中確定。

（5）過程實(shí)例的到達(dá)時間間隔和平均到達(dá)率。到達(dá)時間間隔通常滿足指數(shù)分布，由業(yè)務(wù)過程模擬器指定默認(rèn)的缺省值。但是，到達(dá)的時間間隔也有可能遵循不同的分配，例如正態(tài)分布。通過將一段時間內(nèi)的到達(dá)時間間隔樣本發(fā)送到統(tǒng)計工具，我們可以找出哪個分布與數(shù)據(jù)最匹配。一些過程模擬器提供了一個用于選擇到達(dá)時間間隔分布和計算平均間隔時間的模塊。

（6）模擬的開始日期和時間（例如“2012年11月11日8：00”）。

（7）模擬的結(jié)束日期和時間。

（8）模擬的實(shí)時持續(xù)時間（例如7天，14天）。在這種方式下，可以通過將該持續(xù)時間加上開始時間來得到模擬的結(jié)束時間。

（9）模擬所需的過程實(shí)例數(shù)量（例如1000）。過程模擬器將根據(jù)過程實(shí)例的到達(dá)速率生成過程實(shí)例，直到達(dá)到所需數(shù)量的過程實(shí)例。

3 業(yè)務(wù)過程模擬的輸出

過程模擬器將為我們提供下述輸出信息：

（1）過程實(shí)例的周期時間，即過程實(shí)例的持續(xù)時間；

（2）過程實(shí)例的等待時間，即過程實(shí)例的資源等待時間；

（3）過程實(shí)例的代價；

（4）過程實(shí)例的資源利用率。

4 模擬工具

當(dāng)前，市面上存在的過程模擬工具有：ADONIS，ARIS Business Designer， IBM Websphere Business Modeler，OpenText Pro Vision，Oracle Business Process Analysis， Savvion Process Modeler， Signavio Process Editor和TIBCO Business Studio。其中，Signavio Process Editor提供了一個在線模擬器BIMP（http：//bimp.cs.ut.ee）。BIMP不僅提供了商業(yè)業(yè)務(wù)過程模擬工具中的核心功能，能實(shí)現(xiàn)在策略和執(zhí)行之間的不斷轉(zhuǎn)換，而且該在線平臺對在校教師學(xué)生免費(fèi)開放。

BIMP支持指數(shù)分布、正態(tài)分布和均勻分布，用于指定任務(wù)執(zhí)行時間和過程實(shí)例間的創(chuàng)建時間。它還允許將日歷附加到資源池中，以便捕獲業(yè)務(wù)時間。除了生成執(zhí)行時間、成本和資源利用率的直方圖之外，BIMP還生成了MXML格式的模擬日志。

5 結(jié)論

對業(yè)務(wù)過程模型進(jìn)行模擬，可為分析和改進(jìn)業(yè)務(wù)過程模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?；谶@些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建模者可以進(jìn)一步分析業(yè)務(wù)過程模型的瓶頸，改進(jìn)模型的效率、提高模型的質(zhì)量。

（通訊作者：代飛）

參考文獻(xiàn)

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[2]Dumas M，La Rosa M，Mendling J，et al.Fundamentals of Business Process Management/by Marlon Dumas，Marcello La Rosa，Jan Mendling，Hajo A.Reijers[J].Plant Journal，2013，33（03）：435-445.

[3]Tonchia S.Fundamentals of Process Management and Business Process Reengineering[M].Process Management for the Extended Enterprise.Springer Berlin Heidelberg，2004：11-27.

作者簡介

李一冰（1995-），女，河南省鄭州市人。碩士研究生，從事業(yè)務(wù)過程管理的研究。

代飛（1982-），男，四川省樂山市人。副教授，從事業(yè)務(wù)過程管理的研究。

黃苾（1983-），女，福建省寧德市人。講師，從事業(yè)務(wù)過程管理的研究。

孫興平（1974-），男，云南省建水縣人。副教授，從事分布式系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

作者單位

1.云南大學(xué)軟件學(xué)院 云南省昆明市 650091

2.西南林業(yè)大學(xué)大數(shù)據(jù)與智能工程學(xué)院 云南省昆明市 650091