Petri網動態(tài)工作流在礦業(yè)公司OA系統(tǒng)中的應用

張建平

(陜西工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西 咸陽 712000)

隨著計算機技術飛速發(fā)展，人工和機器結合以及應用程序和工具交互，完成現(xiàn)代礦業(yè)公司信息業(yè)務過程的自動化處理。工作流技術解決了針對業(yè)務過程處理的自動化問題，對日常工作業(yè)務中具有固定程序的常規(guī)活動圖形化模型，國內外較多研究專家提出了許多有價值的方法，研究和應用主要有4種建模技術：基于Petri網建模、基于活動網絡、基于狀態(tài)和活動圖、基于語言行為理論?？偟膩碚f，Petri網是一種適合于描述異步的、并發(fā)的計算機系統(tǒng)的圖形化、數(shù)學化模型方法，Petri網旨在描述變遷之間的因果關系，并由此構造時序，并可對工作流及工作流系統(tǒng)進行定性和定量分析，避免了模糊性、不確定性和矛盾性，同其他技術相比，Petri網成為主要目前主流的建模技術之一[1]。 近年來在OA(Office Automation)辦公系統(tǒng)建模時，在描述和分析對象過程中有其獨到的優(yōu)越之處，OA系統(tǒng)的業(yè)務流程中形成了一個實用可靠無環(huán)的工作流網，petri網能夠實現(xiàn)完全或部分自動化的過程。

1 相關技術

1.1 工作流技術

工作流技術(Workflow)是把計算機技術在工作流程管理中的應用，工作流從繁瑣的業(yè)務過程邏輯處理中找出一種統(tǒng)一的解決途徑。將工作活動分解成定義良好的任務、角色、規(guī)則和過程來進行執(zhí)行和監(jiān)控，達到提高生產組織水平和工作效率的目的。并且將任務、角色、規(guī)則以恰當?shù)哪Ｐ捅硎?，實施計算。分析工作流和Petri網概念的基礎上，通過實例研究如何使用Petri網建立OA系統(tǒng)模型，并進一步做了可達性分析。工作流技術主要解決的是：為了實現(xiàn)業(yè)務目標，利用計算機在多個對象之間按預定的規(guī)則傳遞文檔、信息和任務。

1.2 Petri網工作流建模技術

Petri網是一種系統(tǒng)模擬與分析的工具，只要用來對系統(tǒng)設計、系分析和模擬，對工作流的控制流維度建模的Petri網被稱為工作流網[2]。采用Petri網對系統(tǒng)分析的文獻很多，但在Petri網模型建立方面，大多文獻通過對系統(tǒng)的理解憑借個人經驗手工建立Petri網模型。人工建立系統(tǒng)的Petri網模型，特別是復雜系統(tǒng)的Petri網模型，不僅僅效率低，而且其準確性也值得商榷，因此系統(tǒng)的Petri網的建模方法是一個非常值得研究的問題。

1.3 工作流網

Petri網中，用方框表示變遷，用圓圈表示庫所。Petri網是庫所、變遷、以及接庫所和變遷的有向弧3部分構成的有向圖。找工作流過程模型到工作流網的轉換方法：節(jié)點對應于變遷，路由邊對應于庫所。同時工作流需要一個起始庫所和一個終止庫所，所以需在開始節(jié)點對應變遷ti前增加起始庫i，并把i和ti通過連接弧連接[3]。同時在終止節(jié)點to增加終止場所o，并把to和o通過連接弧連接。

2 Petri網在工作流系統(tǒng)中應用

以某礦業(yè)公司OA系統(tǒng)為例，分別以公文處理子系統(tǒng)和審批子系統(tǒng)來組建Petri網工作流網模型，其中OA系統(tǒng)的Petri網模型分為收文管理模塊、發(fā)文管理模塊和審批管理模塊，以這3個模塊進行建模過程[4]。圖1為OA系統(tǒng)的整體模型。

圖1 基于Petri網工作流的OA系統(tǒng)模型

2.1 收文管理建模

收文管理的流程模型，實際上是一種活動網絡圖，其中流程起始是登記收文，辦事員收文后發(fā)送給相關上級部門，等待上級部門領導和主管審批，然后返回到辦公室處理，流程處理完結后進行資料歸檔整理，完成了一個工作流程[5]。圖2是對收文管理進行建模形成的工作流模型。

根據(jù)圖2的系統(tǒng)模型和流程分析，得出收文管理的Petri網工作流模型，如圖3所示，其中t代表變遷，p代表庫所，工作流從庫所p1啟動，流程結束于庫所p8，每個過程業(yè)務任務表示一個變遷。在等處理業(yè)務中文件在業(yè)務p1中，稱為一個托肯，在此過程中p1的資源被t1消耗；在p2中形成新的托肯，t2開始運行。如果在p3和p4中產生了一個托肯，則t3和t4立刻執(zhí)行，當t3和t4同時運行時，t5啟動運行。變遷t5保證平行任務的執(zhí)行正常，生成了處理完成的文檔到達在p7中，再經資料歸檔t6后，最終到達狀態(tài)p8。

圖2 收文管理工作流模型

圖3 改進后的模型

2.2 發(fā)文管理建模

圖4為業(yè)務流程中的發(fā)文管理?；赑etri網發(fā)文管理的工作流模型，展示了發(fā)文過程中發(fā)生的操作和狀態(tài)的改遷。工作人員在公文起草數(shù)據(jù)庫中撰寫公文，提交后進入業(yè)務流程，文件流轉在發(fā)文流程中，文員根據(jù)發(fā)文請求，讓文件以動態(tài)并行或串行方式進入會簽流程，形成正式文件，結束流程并簽章，也可返回至起草人修訂，在發(fā)文全部過程中，審批員時時查閱、打印流程跟蹤表[6]。

圖4 業(yè)務流程中的發(fā)文管理

依據(jù)工作流網的定義分析其正確性如下。

1)如果在該模型的終點位置 o 和源位置 i 之間增加一個變遷t*，即t*={o}且 t*′={i}，則所得到的是一個強連接的Petri網。

2)每個節(jié)點x∈P∪T都屬于從i到o的一條路徑上。

3)該模型運行過程中沒有死鎖，每個任務都能被執(zhí)行到。

因此從理論上分析該模型是可行的。

圖5為改進后的發(fā)文模型，增加了一個變遷返稿G，將該稿件未過狀態(tài)利用循環(huán)結構重新設置為修訂狀態(tài)，變遷B在條件選擇結構或連接狀態(tài)“(OR-join)”下工作，此模型符合Petri網理論和發(fā)文流程的實際情況的邏輯[7]。深入分析該模型：不難看出此模型采用自由選擇的Petri網模型修訂，依據(jù)理論分析可知：隨意變遷t1和t2，若?t1*∩t2*≠φ，必有 t1*=t2*，如 G*=D*=C*。同樣可以判斷該模型圖5是合理的結構。

圖5 改進后的模型

3 Petri網模型的合理性驗證

Petri網模型的合理性是建模過程中最重要的一環(huán)，影響這整個建模過程。簡而言之，Petri網模型滿足建模的合理性要求，認為其是有效工作流模型。合理性的驗證方法采用的是獲取過程模型幾個特性，進行驗證，如模型的可達性、有界性、合理性等等，分析特性間相互關系是否正確。下面采用融合多種特性對我們建模分析、驗證。

可達性分析是在Petri網確定后，建模過程的可能行為就是唯一的，現(xiàn)以圖3收文管理做可達性分析，在此建模中，Petri網活性可以通過不變量分析方法建立狀態(tài)方程，M=M0+CU來求解[8]，經過轉移遷移變量，整個過程從初始標識到終止標識，該網是可達的。

有界性分析是轉化為方程?y>0, CY<0后，求解。該建模方程滿足上述條件，Y 有零解，不是有界，對其改進后如圖5和圖3，在原模型中增添了業(yè)務虛擬過程7t和G，模型的開始到結束可以循環(huán)執(zhí)行，轉臺方程有無窮非負解，改進后是有界的。

上述的分析驗證可知：利用Petri 網技術將符合WFMC 定義的模型轉化為 Petri 網模型[9]，即是合理的又是自由選擇，結構化特性在工作流分析方面非常重要，也可以利用 Petri 網的數(shù)學模型仿真，求解出工作流模型的系統(tǒng)特性，得到符合要求的工作流模型。

4 結 語

針對礦業(yè)公司的OA系統(tǒng)為例，利用Petri網的工作流建模方法,通過對礦業(yè)公司OA系統(tǒng)中子系統(tǒng)收文管理、發(fā)文管理以及審批管理為例，完整地優(yōu)化了OA辦公系統(tǒng)工作流建模，并對其進行改進。但在后續(xù)的使用過程中，還需對Petri網工作流模型的在礦業(yè)領域推廣，深入研究奠定基礎。