裝甲車輛測試過程建模與管理系統(tǒng)研究

王偉 徐文勝

摘要：裝甲車輛在裝備部隊(duì)之前，要經(jīng)過長時(shí)間反復(fù)、嚴(yán)格的性能測試，以確保裝甲車輛的穩(wěn)定性和先進(jìn)性。針對裝甲車輛制造完成后各部分測試的順序不確定、測試內(nèi)容較多、測試過程復(fù)雜的特點(diǎn)，工作流技術(shù)被引入到裝甲車輛測試過程中。首先使用Petri網(wǎng)對裝甲車輛測試過程進(jìn)行建模，將Petri網(wǎng)模型通過該文提出的轉(zhuǎn)換規(guī)則，生成jBPM工作流模型。然后使用jBPM工作流引擎建立裝甲車輛測試過程管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對裝甲車輛測試過程流程的管理。

關(guān)鍵詞：裝甲車輛；工作流；jBPM；Petri網(wǎng)；過程管理

中圖分類號：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)16-4004-05

Testing Process Modeling and Management System for Armored Vehicles

WANG Wei, XU Wen-sheng

(School of Mechanical, Electronic and Control Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)

Abstract: Armored vehicles should go through long time and strict testing to ensure their performance before they can be equipped for the troops. The workflow technique is adopted in this paper to manage the testing process of armored vehicles. Firstly, the Petri Net is used to model the testing process of armored vehicles and to optimize the testing process. Then the jBPM workflow platform is established to man? age the testing processes. Thus the management of the testing process of armored vehicles from testing process definition to process execu? tion can be implemented.

Key words: armored vehicles; work flow; jBPM; Petri net; process management

1概述

裝甲車輛測試系統(tǒng)建設(shè)的水平會影響裝甲車輛測試結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性，關(guān)系到裝甲車輛的研制周期和費(fèi)用，甚至影響到研制的成敗，所以各國都非常重視裝甲車輛測試系統(tǒng)的建設(shè)。以美國為首的西方發(fā)達(dá)國家，每年用于裝甲車輛測試系統(tǒng)研究的開支近百億[1]。我國也非常重視裝甲車輛測試系統(tǒng)建設(shè)，但在裝甲車輛測試方面我國目前存在測試方法單一，每一種型號的裝甲車輛都采用專一的測試設(shè)備，測試的通用性和靈活性不強(qiáng)等問題[2]。將裝甲車輛測試過程使用建模方法進(jìn)行描述和分析，國內(nèi)研究還處于摸索階段，應(yīng)用實(shí)例也比較少。對于裝甲車輛測試過程建模方法，目前使用較多的是IDEF3方法、UML有向圖方法、Petri網(wǎng)方法等[3]。其中Petri網(wǎng)方法使用直觀的圖形來表示系統(tǒng)中元素的關(guān)系，使用形式化的語義來定義業(yè)務(wù)過程，并且Petri網(wǎng)提供了豐富的分析和優(yōu)化技術(shù)，可以對系統(tǒng)中系統(tǒng)不變量、活性、有界性、安全性等分析計(jì)算，也可以計(jì)算系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、等待時(shí)間等性能[4]。因此該文采用Petri網(wǎng)對裝甲車輛測試過程進(jìn)行建模分析。

裝甲車輛測試過程模型建立完成后，需要根據(jù)裝甲車輛測試過程模型實(shí)施對裝甲車輛的測試，傳統(tǒng)的方法是使用流程圖，即將測試過程用流程圖表示出來，而后按照流程圖逐步進(jìn)行測試。這種測試方法的缺點(diǎn)是各測試任務(wù)之間數(shù)據(jù)傳遞比較困難，進(jìn)行每一步測試之前都要參考流程圖，測試過程無法實(shí)現(xiàn)自動化處理。因此該文提出使用工作流技術(shù)實(shí)現(xiàn)對測試過程的管理。

裝甲車輛測試過程建模與管理系統(tǒng)由測試任務(wù)信息管理模塊、測試流程生成模塊、Petri網(wǎng)流程驗(yàn)證和優(yōu)化模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、jBPM[5](Java Business Process Management)工作流引擎模塊等組成。裝甲車輛測試過程建模與管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

裝甲車輛測試過程建模的具體任務(wù)是根據(jù)裝甲車輛測試任務(wù)順序的要求，把測試任務(wù)按測試順序組織起來，形成多個(gè)可選的裝甲車輛測試過程模型，并依據(jù)測試時(shí)間最短原則從多個(gè)模型中選出同優(yōu)化目標(biāo)最接近的模型。然后將最優(yōu)模型轉(zhuǎn)換為jBPM工作流模型，并使用工作流管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對裝甲車輛測試過程管理。

對裝甲車輛進(jìn)行測試主要目的是檢驗(yàn)產(chǎn)品的各部分性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，因此測試過程涉及的任務(wù)數(shù)量非常多。使用Petri網(wǎng)對測試過程進(jìn)行建模之前，要將測試所需相關(guān)信息輸入到建模系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，這些信息包括：測試任務(wù)信息、用戶信息、測試資源信息等。其中測試任務(wù)包括任務(wù)名稱、任務(wù)編號、任務(wù)輸入數(shù)據(jù)、任務(wù)輸出數(shù)據(jù)、任務(wù)參與人、測試任務(wù)所需資源等。

使用Petri網(wǎng)建模技術(shù)建立裝甲車輛測試過程模型，并根據(jù)Petri網(wǎng)的優(yōu)化、驗(yàn)證和性能分析技術(shù)對Petri網(wǎng)模型進(jìn)行處理，選出系統(tǒng)中經(jīng)過優(yōu)化后運(yùn)行時(shí)間較短且符合合理性要求的模型。為了能夠讓測試過程模型使用jBPM工作流技術(shù)進(jìn)行管理，需要將Pe? tri網(wǎng)模型轉(zhuǎn)換為jBPM工作流模型。

3.1 Petri網(wǎng)模型到j(luò)BPM工作流模型的轉(zhuǎn)換

Petri網(wǎng)模型具有四種基本結(jié)構(gòu)如圖4所示，而工作流模型也具有四種基本的結(jié)構(gòu)（文獻(xiàn)），通過對比發(fā)現(xiàn)工作流模型的四種基本結(jié)構(gòu)與Petri的四種基本結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，因此可以將Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)通過映射規(guī)則，轉(zhuǎn)化為工作流模型。該文提出8條其轉(zhuǎn)化規(guī)則如下：

1）對于順序結(jié)構(gòu)的變遷，使用活動表示Petri網(wǎng)中變遷，變遷的前置庫所和后置庫所使用連接弧代替。如圖6 (1)所示。

2）變遷的前置庫所如果是開始庫所，將開始庫所使用開始活動進(jìn)行替換，即開始庫所作為活動的啟動條件。如圖6 (2)所示。3）對于一個(gè)庫所向多個(gè)變遷的連接而只選擇其中之一觸發(fā)的情況稱之為或分離，對于或分離，處理的關(guān)鍵點(diǎn)是分離庫所的轉(zhuǎn)換。將變遷A后面的庫所替換為選擇條件，根據(jù)活動A發(fā)生的結(jié)果，決定活動B或活動C的發(fā)生。如圖6 (3)所示。

4）多個(gè)變遷流向同一個(gè)庫所，只要多個(gè)變遷中有一個(gè)變遷發(fā)生，庫所后面的變遷即可以發(fā)生，這種情況稱為或匯集?；騾R集的處理可以把變遷直接轉(zhuǎn)換為活動，而多個(gè)活動直接與庫所后面的活動相連。如圖6 (4)所示。

5）一個(gè)變遷發(fā)生之后，它同時(shí)觸發(fā)后面多個(gè)變遷，這種情況稱為并分離，變遷A發(fā)生之后，變遷B和變遷C同時(shí)得到托肯。可以在將變遷A替換為活動A，在活動A后面加入fork分離節(jié)點(diǎn)，分離節(jié)點(diǎn)的作用是活動A發(fā)生后，A后面的活動B和活動C同時(shí)發(fā)生。如圖6 (5)所示，圖中的小圓圈為fork節(jié)點(diǎn)。

6）當(dāng)多個(gè)變遷全部完成后，后續(xù)變遷才能發(fā)生，這種情況稱為并匯集。進(jìn)行并匯集轉(zhuǎn)換時(shí)，將變遷轉(zhuǎn)換為活動，而在活動A之前加入join節(jié)點(diǎn)，活動A之前的活動結(jié)束后，到達(dá)join節(jié)點(diǎn)，所有活動完成后，join節(jié)點(diǎn)向活動A發(fā)出執(zhí)行指令。如圖6(6)所示。

7）對于Petri網(wǎng)中的循環(huán)結(jié)構(gòu)，將循環(huán)的開始庫所轉(zhuǎn)換為工作流中的選擇節(jié)點(diǎn)，將變遷轉(zhuǎn)換為活動，將其它庫所轉(zhuǎn)換為弧線。如圖6(7)所示。

8）變遷的后置庫所如果是結(jié)束庫所，則使用結(jié)束活動替換結(jié)束庫所。如圖6 (8)所示。

使用以上8種轉(zhuǎn)換規(guī)則，可以將Petri網(wǎng)的順序結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為工作流網(wǎng)的過程模型，對于復(fù)雜的Pe? tri網(wǎng)可以將變遷和庫所拆分為四種基本結(jié)構(gòu)完成轉(zhuǎn)換。