基于Petri網(wǎng)分析技術(shù)的BPMN2.0過程模型的語義分析

王冶青

摘? 要：信息技術(shù)的發(fā)展推動組織商務(wù)模式的變革，業(yè)務(wù)協(xié)作日益頻繁，為謀求組織利益的最大化，對部分資源與流程的共享提出更高的要求。如何滿足交互需求的新的商業(yè)過程，是組織關(guān)注的熱點(diǎn)問題。業(yè)務(wù)流程建模標(biāo)注（BPMN）是業(yè)務(wù)流程管理領(lǐng)域的一種標(biāo)準(zhǔn)符號。在發(fā)布的BPMN2.0中，對象管理組織首次提出編排的概念。但是BPMN2.0編排中，具有多樣性的元素組合特點(diǎn)，增加了語義分析的難度，可能出現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)與相同語義對應(yīng)的情況，有必要對BPMN2.0進(jìn)行形式化定義。

關(guān)鍵詞：Petri網(wǎng)分析技術(shù)? BPMN2.0? 語義分析? 交互需求? 業(yè)務(wù)流程建模標(biāo)注

中圖分類號：TP301.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）07（a）-0066-03

Semantic Analysis of BPMN 2.0 Process Model Based on Petri Net Analysis Technology

WANG Yeqing

（China Aviation Development Guizhou Liyang Aviation Power Co.， Ltd.， Guiyang， Guizhou? Province，550014? China）

Abstract： The development of information technology promotes the change of organizational business model， and business cooperation is becoming more and more frequent. In order to maximize the interests of the organization， it puts forward higher requirements for the sharing of some resources and processes. How to meet the new business process of interaction needs is a hot issue for organizations. Business process modeling annotation （BPMN） is a standard symbol in the field of business process management. In BPMN 2.0， the concept of orchestration was first proposed by the object management organization. However， BPMN 2.0 choreography has the characteristics of diverse element combinations， which increases the difficulty of semantic analysis. Different structures may correspond to the same semantics. It is necessary to formally define BPMN 2.0.

Key Words： Petri Net Analysis technology; BPMN2.0; Semantic analysis; Interaction requirements; Business process modeling annotation

BPMN2.0編排有面向圖流程定義語言的特征，語義層面的錯誤，可能出現(xiàn)永遠(yuǎn)不會被執(zhí)行的任務(wù)，會出現(xiàn)不一致的問題[1]。BPMN2.0編排可能違反相鄰編排活動約束規(guī)則，因?yàn)槠洳痪哂凶晕覚z測的能力[2]。BPMN2.0編排可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)錯誤，比如缺少結(jié)束事件、缺少開始事件等，因?yàn)槠湓亟M合多樣[3]。BPMN2.0過程模型中，混用建模元素，會導(dǎo)致控制流方面的語義錯誤[4]。BPMN2.0有3種基本的端到端的模型，包括協(xié)作、編排、編制，可以使用編排、協(xié)作，對業(yè)務(wù)過程的交互進(jìn)行建模，使用過程對內(nèi)部業(yè)務(wù)過程進(jìn)行建模。由控制節(jié)點(diǎn)、活動節(jié)點(diǎn)組成業(yè)務(wù)過程模型[5]。事件或任務(wù)描述使用活動節(jié)點(diǎn)?；顒娱g的控制流描述使用控制節(jié)點(diǎn)。但使用BPMN2.0過程模型容易出現(xiàn)語義錯誤[6]。本文研究使用Petri網(wǎng)，對BPMN2.0過程的語義進(jìn)行準(zhǔn)確定義，使用Petri網(wǎng)分析技術(shù)，進(jìn)行語義分析。

1? BPMN2.0過程到工作流網(wǎng)的映射

1.1 基本塊

本文研究采用Petri網(wǎng)技術(shù)，定義業(yè)務(wù)過程語義，進(jìn)行BPMN2.0過程到工作流網(wǎng)的映射，基本塊是工作流網(wǎng)片段，有出口、入口。假設(shè)工作流網(wǎng)WF=（P，T，F(xiàn)），基本塊為并發(fā)匯聚塊、并發(fā)分叉塊、選擇合并塊、選擇決策塊、順序塊，b=（Ax，Ae，F(xiàn)b，Tb，Pb）?；〖癁镕b，變遷集為Tb，庫所集為Pb，并且Fb?F、Tb?T、Pb?P?；緣K的出口為Ax?Pb，入口為Ae。Ae={p1}，Ax={p2}。Fb={（p1，t1），（t1，p2）}。Tb={t1}。Pb={p1，p2}。決策塊（b），Ax={p2，p3}，Ae={p1}。Fb={（p1，t1），（p1，t2），（t1，p2），（t2，p3）}。Tb={t1，t2}。Pb={p1，p2，p3}。合并塊（c），Ax={p3}，Ae={p1，p2}。Fb={（p1，t1），（p2，t2），（t1，p3），（t2，p3）}。Tb={t1，t2}。Pb={p1，p2，p3}。并發(fā)分叉塊（d），Ax={p2，p3}，Ae={p1}。Fb={（p1，t1），（t1，p2），（t2，p3）}。Tb={t1}。Pb={p1，p2，p3}。并發(fā)匯聚塊（e），Ax={p3}，Ae={p1，p2}。Fb={（p1，t1），（p2，t1），（t1，p3）}。Tb={t1}。Pb={p1，p2，p3}。

1.2 事件

工作流網(wǎng)中，順序塊映射事件。如圖1所示，映射規(guī)則中間事件、結(jié)束事件、開始事件。映射過程對于中間事件、結(jié)束事件、開始事件的類型并不區(qū)分。連接庫所的位置、數(shù)量，體現(xiàn)映射規(guī)則的區(qū)別。連接基本塊的為連接庫所，由虛線圓圈表示。結(jié)束事件映射在變遷的左邊，有一個連接庫所。在變遷的左邊和右邊，兩個中間事件映射的連接庫所。中間事件映射的連接庫所，有一個開始事件映射的連接庫所。

1.3 活動和子過程

工作流網(wǎng)片段映射子過程。子過程映射活動。中間事件的映射規(guī)則與活動相同。子過程映射為工作流網(wǎng)網(wǎng)片段，表現(xiàn)為圖1（b）所示，有單一結(jié)束事件及單一開始事件。在此工作流網(wǎng)網(wǎng)片段中，子過程中的任務(wù)t2使用變遷t2。任務(wù)t1使用變遷t1。子過程的結(jié)束表示為變遷te。子過程的開始表示為變遷ts。父過程和子過程間必須保持流一致性，子過程可以有多個結(jié)束事件，以及多個開始事件。

1.4 網(wǎng)關(guān)

并發(fā)分叉網(wǎng)關(guān)、排他數(shù)據(jù)決策網(wǎng)關(guān)、并發(fā)匯聚網(wǎng)關(guān)應(yīng)用映射規(guī)則、排他數(shù)據(jù)合并網(wǎng)、排他事件決策網(wǎng)關(guān)、排他事件合并網(wǎng)關(guān)，分別轉(zhuǎn)換為工作流網(wǎng)的并發(fā)分叉塊、選擇決策塊、并發(fā)匯聚塊、選擇合并塊，以及并發(fā)分叉塊。排他數(shù)據(jù)合并網(wǎng)與排他事件合并網(wǎng)關(guān)，存在一樣的映射基本塊。其中在映射過程，不區(qū)分排他數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、排他事件網(wǎng)關(guān)。排他數(shù)據(jù)決策網(wǎng)關(guān)、排他事件決策網(wǎng)關(guān)映射基本塊一樣。

1.5 初始狀態(tài)

用開始事件表示模型的初始狀態(tài)，托肯表示工作流網(wǎng)的初始狀態(tài)。添加一個托肯，在開始事件映射產(chǎn)生的庫所中，表示工作流網(wǎng)的初始狀態(tài)。模型允許使用子過程。子過程也有開始事件。對于子過程的開始事件、父過程的開始事件，需要進(jìn)行區(qū)分[7]。在初始狀態(tài)配置中，添加1個托肯對應(yīng)每個開始事件的庫所。但在子過程中不添加托肯。

2? BPMN2.0過程模型的分析

從控制流的角度，本文研究應(yīng)用合理性定義，合理性定義正確性分析BPMN2.0過程模型。采用Petri網(wǎng)的開源分析工具，合理性分析映射產(chǎn)生的工作流網(wǎng)。業(yè)務(wù)過程要滿足合理性的要求。BPMN2.0過程模型的問題主要包括三類：第一，存在死鎖，如圖1所示，無法執(zhí)行活動tau3，違反了合理性;第二，存在死活動，如圖2，死活動包括t2和t3，違反了合理性;第三，路由活動不匹配，如圖3，排他數(shù)據(jù)合并網(wǎng)關(guān) g2與并發(fā)分叉網(wǎng)關(guān) g1不匹配，違反了合理性。

3? 結(jié)語

總之，由于BPMN2.0過程模型語義和分析技術(shù)缺乏，其正確性無法得到保證?？梢允褂肞etri網(wǎng)對BPMN2.0過程模型的語義進(jìn)行準(zhǔn)確定義。從過程到工作流網(wǎng)構(gòu)建映射，利用Petri網(wǎng)分析技術(shù)，對模型的合理性進(jìn)行分析，從而識別存在的語義錯誤。

參考文獻(xiàn)

[1] 王聲威，張華，鄢威，等.基于BPMN2.0的數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)動態(tài)能耗建模[J].現(xiàn)代制造工程，2019（4）：96-104.

[2] 王琳，開祥寶，楊霓霏，等.基于著色Petri網(wǎng)的下一代列控系統(tǒng)虛擬閉塞技術(shù)仿真分析研究[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2018，27（9）：63-70.

[3] 趙芮凱，張建輝，王學(xué)瑞，等.基于Petri網(wǎng)和TRIZ的復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)多沖突問題求解[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2020，37（6）：29-37.

[4] 方賢文，趙芳，方歡，等.基于Petri網(wǎng)BehaviorInclusion的業(yè)務(wù)流程變化域融合分析[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報，2018，41（3）：695-708.

[5] 胡列翔，王蕾，董明楓，等.基于改進(jìn)Petri網(wǎng)的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)能耗建模及優(yōu)化運(yùn)行分析[J].電力自動化設(shè)備，2020，40（11）：69-76.

[6] 馬宏飛，張雷，廖文科，等.基于Petri網(wǎng)絡(luò)的安檢流程優(yōu)化的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017（11）：165-167.

[7] 趙文卓.基于Petri網(wǎng)的BPMN2.0編排的語義定義和分析[D].昆明：云南大學(xué)，2017.