張 格 王緯武 代月川

(鄭州大學(xué)西亞斯國(guó)際學(xué)院，河南 新鄭 451150)

工作流管理系統(tǒng)的非常重要的目就是要支持對(duì)時(shí)間信息的處理。例如計(jì)劃工作流的運(yùn)行時(shí)間、估計(jì)活動(dòng)實(shí)例的執(zhí)行時(shí)間延遲、避免違反截止期限等。開(kāi)展時(shí)間管理研究，對(duì)于增強(qiáng)工作流管理系統(tǒng)的柔性、確保工作流計(jì)劃任務(wù)的高效執(zhí)行和提高企業(yè)工作競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義?，F(xiàn)代B2B電子商務(wù)工作流程中涉及到多個(gè)層級(jí)多個(gè)部門(mén)，在使用普通Petri網(wǎng)進(jìn)行描述時(shí)，往往由于規(guī)模過(guò)大、細(xì)節(jié)過(guò)多、表示復(fù)雜使得其難以理解。本來(lái)很簡(jiǎn)單的流程變成只有專(zhuān)業(yè)人士才能閱讀的Petri網(wǎng)模型。為此，筆者提出一種基于著色Petri網(wǎng)(CPN)對(duì)電子政務(wù)流程進(jìn)行建模的方法，通過(guò)合并一些庫(kù)索和變遷，使得P和T的數(shù)量大大減少，圖形更加簡(jiǎn)約。并對(duì)模型結(jié)構(gòu)的合理有效性進(jìn)行論證。

1 著色Petri網(wǎng)(CPN)的定義

CPN可以表示成九元組形式,即CPN=(Σ,P,T,A,N,C,G,E,I)中，Σ：為顏色(Color)的非空有限集合，稱(chēng)作顏色集(Color set)；P：為描述系統(tǒng)庫(kù)所(Place)的有限集合；T：為變遷(Transition)的有限集合；A：為弧(Arc)的有限集合，滿(mǎn)足；P∩T=P∩A=A∩T=?N：A→(P×T∪T×P)為節(jié)點(diǎn)(Node)有限集函數(shù)；C:(P∪T)→Σss,是著色函數(shù) (color function)，其中Σss是Σ的有限子集；G：T→表達(dá)式，是T的警衛(wèi)函數(shù)(guard function)，且滿(mǎn)足：t∈T：[Type(G(a))=Bool∧Type(Var(G(t)))?Σ]，Bool={true,false}；E：A→表達(dá)式，是弧表達(dá)式函數(shù)(arc expression functions)，且滿(mǎn)足?a∈At：[Type(E(a))=C(p(a))MS∧Type(Var(E(a)))?Σ]；I：為 P→表達(dá)式的初始標(biāo)識(shí)，且滿(mǎn)足?p∈P：[Type(I(p))=C(p)MS∧Var(I(p))=?].

2 著色Petri網(wǎng)的特點(diǎn)

CPN與普通網(wǎng)有兩個(gè)最基本和重要的區(qū)別：

(1)CPN的著色類(lèi)型的標(biāo)定表示系統(tǒng)中不同類(lèi)型的資源，同時(shí)每個(gè)庫(kù)所都與特定的顏色集綁定，表示該庫(kù)所中只能存放相應(yīng)顏色的token，在弧上和變遷上存在著條件表式和函數(shù)，說(shuō)明弧的權(quán)值和顏色屬性以及變遷觸發(fā)的約束條件。標(biāo)記的顏色可以是任意復(fù)雜的數(shù)據(jù)，從而大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的復(fù)雜度。(2)CPN具有層次結(jié)構(gòu),這可以從整體到局部,由粗到精把系統(tǒng)分頁(yè),逐步細(xì)化,突出重點(diǎn)。通過(guò)層次的使用,使得CPN成為處理大型應(yīng)用的功能強(qiáng)大的建模工具。同時(shí)，它又是少有的能同時(shí)用于驗(yàn)證系統(tǒng)功能邏輯的正確性和評(píng)估系統(tǒng)性能的建模語(yǔ)言。但由于token的引入使得模型的可讀性降低。

3 工作流模型

圖1 四種基本路由結(jié)構(gòu)的Petri網(wǎng)表示

工作流管理聯(lián)盟定義了4種基本的工作流路由結(jié)構(gòu) (詳見(jiàn)圖1)：(1)順序路由。表示兩個(gè)任務(wù)之間存在時(shí)序依賴(lài)關(guān)系，在前一個(gè)任務(wù)完成之前，后一個(gè)任務(wù)不能執(zhí)行。(2)并行路由。表示并行的兩個(gè)或多個(gè)任務(wù)之間可以任意順序執(zhí)行。(3)選擇路由。表示在流程的某一點(diǎn)，依執(zhí)行結(jié)果選擇一條路徑繼續(xù)執(zhí)行。(4)循環(huán)路由。表示某一個(gè)任務(wù)可能需要執(zhí)行多次。

這四種結(jié)構(gòu)是工作流執(zhí)行的基本結(jié)構(gòu)，所有工作流的執(zhí)行結(jié)構(gòu)可以由這四種基本結(jié)構(gòu)組合而成。

4 基于CPN的電子商務(wù)模型

在一個(gè)管理規(guī)范、行政高效的企業(yè)，一次完整的采購(gòu)活動(dòng)會(huì)涉及到多個(gè)子部門(mén)和人員，這些部門(mén)和人員都是本著互相制、監(jiān)督的原則設(shè)立的。所以必須有效地調(diào)配資源使得這樣的約束和監(jiān)督在最少的機(jī)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)最好的效果。

構(gòu)建這樣一個(gè)體系的整體思路如下：首先對(duì)整個(gè)企業(yè)的運(yùn)作模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，此時(shí)不用考慮各個(gè)機(jī)構(gòu)的內(nèi)部活動(dòng)。利用CPN的分層特性，建立頂層的CPN模型。在此基礎(chǔ)上再對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行建模。在這里我們使用一次典型的招投標(biāo)流程作為例子來(lái)說(shuō)明建模的過(guò)程。

一個(gè)典型的招投標(biāo)過(guò)程首先由發(fā)起單位根據(jù)工作需要發(fā)起采購(gòu)某種物品或者軟件的請(qǐng)求，該請(qǐng)求會(huì)首先被傳遞到該單位的資產(chǎn)管理部門(mén)。核庫(kù)后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有庫(kù)存，則批準(zhǔn)該采購(gòu)申請(qǐng)。然后遞交給財(cái)務(wù)部門(mén)，會(huì)計(jì)人員會(huì)對(duì)該申請(qǐng)的預(yù)期金額進(jìn)行核算，如果預(yù)算中有足夠的錢(qián)去辦這個(gè)事情則將申請(qǐng)?zhí)峤唤o上級(jí)主管部門(mén)。上級(jí)主管部門(mén)批準(zhǔn)后該采購(gòu)申請(qǐng)會(huì)直接到采購(gòu)部門(mén)去處理剩下的招投標(biāo)過(guò)程。

圖2 頂層的CPN模型

5 全全局變量的聲明

在一般的B2B電子商務(wù)采購(gòu)流程中需要考慮諸多因素，例如供應(yīng)商、價(jià)格、貨物規(guī)模以及消耗的資源等。然而用著色Petri網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)，只需考慮商品數(shù)量和商品種類(lèi)兩個(gè)因素。用語(yǔ)言CPN ML來(lái)描述模型中的聲明，模型中用到的顏色集，變量和一些

參數(shù)的定義如下：

從上述聲明中可以看出，定義的顏色集Role描述工作流中的機(jī)構(gòu)。同時(shí)可以看出，通過(guò)這些顏色的增加，可以加強(qiáng)模型的解釋能力，使模型含義更豐富，增加對(duì)工作流活動(dòng)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移建模的需求。由于CPN參數(shù)還可以根據(jù)不同的模型適當(dāng)增加，因此該CPN模型也具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。

定購(gòu)貨物的配送過(guò)程用函數(shù)delivery(i,j)描述。變量i表示訂單需求的數(shù)量，變量j表示商品庫(kù)存數(shù)量。該函數(shù)的結(jié)果是：如果庫(kù)存數(shù)量滿(mǎn)足訂單要求，則傳送訂單商品，返回值為0；如果庫(kù)存商品不滿(mǎn)足訂單，則將i-j的值返回，表示沒(méi)有傳送貨物所需的庫(kù)存。

用函數(shù)order(i,j)表示供貨商根據(jù)訂單要求向其他機(jī)構(gòu)重新發(fā)出訂購(gòu)要求的行為。如果庫(kù)存有足夠，則不訂購(gòu)任何商品，返回值為0；如果庫(kù)存商品匱乏，則i-j的商品會(huì)被先訂購(gòu)，同時(shí)向其他機(jī)構(gòu)發(fā)出新的訂單請(qǐng)求，要求訂購(gòu)商品的數(shù)量為i+i-j，使庫(kù)存量變?yōu)閕。

6 CPN子頁(yè)結(jié)構(gòu)

用戶(hù)要求購(gòu)n件某商品時(shí)網(wǎng)上商城將會(huì)根據(jù)銀行的認(rèn)證和自己的驗(yàn)證來(lái)確定用戶(hù)的合法性，如果確定用戶(hù)合法，則把用戶(hù)的要求發(fā)送給供貨商，由供貨商來(lái)提供商品。當(dāng)供貨商(假設(shè)供貨商目前的庫(kù)存量為n)收到來(lái)自網(wǎng)上商城的訂單(x,n)時(shí)，首先檢查自己是否有該種商品，如果有，則將n件商品傳給物流商，同時(shí)更改庫(kù)存量為N-n，由物流商發(fā)送商品。如果庫(kù)存量小于n件，就先向用戶(hù)提供N件商品，然后向生產(chǎn)商要求補(bǔ)給n+n-N件商品，使供貨商的庫(kù)存產(chǎn)品數(shù)量隨著訂購(gòu)和配送的變化而變化。

根據(jù)全局變量的定義，忽略商品種類(lèi)，在子過(guò)程中只傳遞需求商品的數(shù)量。該工作流中p表示商品提供者的類(lèi)型；P1表示“商品需求信息”；P2表示 “庫(kù)存商品的數(shù)量”；P3表示 “生成下一級(jí)的訂單”；P4表示“匹配過(guò)程”；P5表示“根據(jù)處理最終傳遞給請(qǐng)求者的商品數(shù)量”；P6表示“下級(jí)傳遞回來(lái)的商品的數(shù)量”；S表示每次處理一張訂單所消耗的資源；P7表示“將結(jié)果傳給下一個(gè)機(jī)構(gòu)”。對(duì)于生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，此時(shí)P6=P3，即需要生產(chǎn)商品時(shí)，生產(chǎn)商生產(chǎn)商品，之后直接將商品轉(zhuǎn)入庫(kù)存。T1表示“處理生成訂單”。根據(jù)需求信息和庫(kù)存量來(lái)判斷如何生成訂單。如果庫(kù)存量能夠滿(mǎn)足需求，則將需求信息傳遞給匹配過(guò)程，此時(shí)order(n，N)=0。T2表示“處理訂單的過(guò)程”。該過(guò)程模擬了傳遞商品的行為，此時(shí)de1ivery(n,N)=0，改變P2的狀態(tài)，庫(kù)存量更改為delivery(N,n)=N-n。并且將最終狀態(tài)傳遞給P4，此時(shí)delivery(n,N)=0，表示貨物充足。如果不滿(mǎn)足的話(huà)，則delivery(n,N)=n-N表示不足的商品數(shù)量。T3表示“向庫(kù)存中增加商品的過(guò)程”。當(dāng)商品數(shù)量為0時(shí)，則有T1，12和T3的限制條件n＞0，nN＞0保證不觸發(fā)事件。

7 結(jié)構(gòu)合理性和正確性分析

基于CPN構(gòu)建的電子商務(wù)工作流模型，能夠直觀地反映項(xiàng)目群實(shí)施過(guò)程中順序、并行或同步等復(fù)雜的時(shí)空邏輯關(guān)系，揭示商務(wù)流程內(nèi)部動(dòng)態(tài)行為特征，為全面、準(zhǔn)確地掌握項(xiàng)目群實(shí)施全過(guò)程、實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目群實(shí)施階段的流程集成以及項(xiàng)目群資源優(yōu)化提供有力的技術(shù)與方法支持。通過(guò)CPN構(gòu)建工作流模型，可以動(dòng)態(tài)地觀察各個(gè)環(huán)節(jié)所耗費(fèi)的時(shí)間和其他資源，找出拖延商務(wù)流程節(jié)點(diǎn)的事件，從而做出最優(yōu)化的電子商務(wù)流程。提高生產(chǎn)型企業(yè)的工作效率和降低總有用成本。

基于CPN進(jìn)行工作流建模，解決了利用普通Petri網(wǎng)建立的電子商務(wù)系統(tǒng)模型圖形過(guò)于復(fù)雜的缺陷，利用CPN對(duì)電子商務(wù)中網(wǎng)上購(gòu)物系統(tǒng)建模的過(guò)程證明了這種技術(shù)可操作性強(qiáng)，并分析了模型的合理性，證明了CPN建?？梢杂行У亟档湍Ｐ偷膹?fù)雜性，圖形更加簡(jiǎn)約。但是，由于顏色集的引入；使得模型的可讀性降低。同時(shí)，在建模的過(guò)程中未引入時(shí)間的因素，只能通過(guò)可達(dá)圖的方法來(lái)分析模型的結(jié)構(gòu)合理性而未能夠進(jìn)行模型的性能分析，今后需要做一些工作來(lái)克服這些缺點(diǎn)。

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