徐沛東， 陳鐵軍， 羅 勇， 李新和

(1.鄭州大學 電氣工程學院 河南 鄭州450001；2.河南省住房和城鄉(xiāng)建設廳 河南 鄭州 450001)

基于Petri網(wǎng)的建筑市場監(jiān)管工作流模型

徐沛東1， 陳鐵軍1， 羅 勇1， 李新和2

(1.鄭州大學 電氣工程學院 河南 鄭州450001；2.河南省住房和城鄉(xiāng)建設廳 河南 鄭州 450001)

由于建筑市場監(jiān)管工作的復雜性，基于Petri網(wǎng)建模技術，建立了一套應用于建筑市場監(jiān)管工作流的Petri網(wǎng)模型.首先對建筑市場監(jiān)管工作過程中的各個業(yè)務環(huán)節(jié)進行Petri網(wǎng)建模，然后把各個業(yè)務環(huán)節(jié)的Petri網(wǎng)模型整合在一起構成一個完整的建筑市場監(jiān)管工作流Petri網(wǎng)模型.該模型將建筑市場的項目從報建開始到竣工備案的各個業(yè)務環(huán)節(jié)有效地整合在一起.基于該模型，利用C#語言，結合SQL2008數(shù)據(jù)庫技術，構造了一套建筑市場監(jiān)管信息系統(tǒng)，并在河南省建筑市場監(jiān)管中成功推廣應用.

Petri網(wǎng)； 建筑市場； 業(yè)務環(huán)節(jié)； 監(jiān)管； 工作流

0 引言

隨著信息化技術的發(fā)展，實際業(yè)務辦理過程的電子化是目前發(fā)展的方向，針對建筑市場這個龐大的行業(yè)，為實現(xiàn)建筑市場與施工現(xiàn)場、動態(tài)監(jiān)管等方面的聯(lián)動管理，從項目報建——施工圖審查——招投標——合同備案——質(zhì)量安全報監(jiān)——施工許可證核發(fā)——竣工備案，實現(xiàn)對整個項目流程的動態(tài)監(jiān)管，隨時掌握建筑市場的動態(tài)信息，以便對不當行為進行快速反應，同時實現(xiàn)對主體企業(yè)和從業(yè)人員的監(jiān)督管理，規(guī)范企業(yè)市場和現(xiàn)場管理行為.目前，利用Petri網(wǎng)對工作流的分析建模研究[1-7]比較多，而針對建筑市場監(jiān)管業(yè)務這類應用性比較強的工作流進行建模的研究工作[8-12]比較少，而且很多是針對其中一個業(yè)務環(huán)節(jié)進行建模，沒有一個完整的建筑市場監(jiān)管Petri網(wǎng)模型.本文利用Petri網(wǎng)在工作流上的建模優(yōu)勢對現(xiàn)實中建筑行業(yè)業(yè)務流程進行建模，可以把建筑行業(yè)的業(yè)務流程電子信息化，使其變成計算機實現(xiàn)的工作流.建筑項目包括的環(huán)節(jié)多、參與角色多,政府主管部門希望對各個建筑項目有一個宏觀的了解.因此，最后將所有流程集中在一張Petri網(wǎng)上，可以實現(xiàn)對所有建筑項目的業(yè)務流程進行總體監(jiān)控,使建筑市場監(jiān)管工作流通暢,且方便利用計算機編程技術對該模型進行編程實現(xiàn)，把模型轉(zhuǎn)化為實際應用的監(jiān)管信息系統(tǒng).該信息系統(tǒng)改變傳統(tǒng)的業(yè)務辦理模式，在提高建筑市場監(jiān)管效率的同時，也方便各個企業(yè)與監(jiān)管部門之間業(yè)務辦理，節(jié)約了時間，并在空間上實現(xiàn)了各個部門之間業(yè)務辦理審批無縫對接.使監(jiān)管部門更為有效地對建筑市場工作流程進行監(jiān)督控制，從而得以維持其秩序，促使我國的建筑市場向一個健康有序的方向發(fā)展.

1 Petri網(wǎng)及工作流概念

Petri網(wǎng)[13]是一種經(jīng)過嚴格定義的數(shù)學表達式，既有豐富的系統(tǒng)描述手段和系統(tǒng)行為分析技術，又為計算機科學提供堅實的概念基礎.適合于描述異步的、并發(fā)的計算機系統(tǒng)模型，其系統(tǒng)行為表現(xiàn)為資源(物質(zhì)資源和信息資源)的流動.Petri網(wǎng)旨在描述變遷之間的因果關系，并由此構造時序.Petri網(wǎng)可以描述每一個節(jié)點擁有自己的獨立時序，只要條件滿足，就可以發(fā)生.

經(jīng)典的Petri網(wǎng)是簡單的過程模型，由兩種節(jié)點(庫所和變遷)、有向弧、以

圖1 經(jīng)典Petri網(wǎng)模型圖Fig.1 Diagram of classical Petri net model

及令牌等元素組成.圖1為經(jīng)典Petri網(wǎng)模型.圖1中：庫所為圓形節(jié)點，變遷為方形節(jié)點，有向弧是庫所和變遷之間的有向弧，托肯是庫所中的動態(tài)對象，可以從一個庫所移動到另一個庫所.

工作流，是指“業(yè)務過程的部分或整體在計算機應用環(huán)境下的自動化”.是對工作流程及其各操作步驟之間業(yè)務規(guī)則的抽象、概括描述.通常情況下，為了便于用戶使用，工作流網(wǎng)構造了一些模塊化組件[13]來實現(xiàn)庫所與變遷過程中的邏輯關系，其中包含4個組件：串行組件、并行組件、條件選擇組件及循環(huán)組件，其Petri網(wǎng)模型如圖2所示.

圖2 工作流組件Petri網(wǎng)模型Fig.2 Petri net model of workflow components

通過對以上4個組件的靈活運用組合，可以對各種復雜的實際工作流程進行Petri網(wǎng)建模，把實際的東西模型化，從而利用計算機技術進行實際業(yè)務的電子化處理審批.

2 建筑市場監(jiān)管工作流程Petri網(wǎng)建模

2.1 建筑市場監(jiān)管業(yè)務工作流程

一個項目從報建開始，要經(jīng)過多個單位的相互協(xié)調(diào)及監(jiān)管部門的審批，走完全部的業(yè)務環(huán)節(jié)流程后方可竣工備案，才算一個完整的工作流程.項目從報建開始到竣工備案需要進行的業(yè)務環(huán)節(jié)流程如圖3所示.

在實際中，建筑市場這個行業(yè)的監(jiān)管部門，需要對圖3中的每一個業(yè)務環(huán)節(jié)進行有效監(jiān)管控制，這樣才能起到監(jiān)管的作用.另外，對于施工圖審查與備案這個很重要的環(huán)節(jié)，有些項目卻是不需要進行施工圖審查的，因此也就不存在所謂的勘察、設計這些業(yè)務環(huán)節(jié)，直接就進行了施工、監(jiān)理的招標發(fā)包業(yè)務環(huán)節(jié).通過對以上兩點的分析，把各個業(yè)務環(huán)節(jié)細化，并把實際當中的監(jiān)管部門的審批作用融入到業(yè)務流程中，以突顯出監(jiān)管部門對項目的整個業(yè)務流程的監(jiān)管作用，依此對圖3流程圖進行細化可繪出整個建筑市場監(jiān)管業(yè)務的詳細業(yè)務流程圖，如圖4所示.

圖3 項目業(yè)務環(huán)節(jié)流程圖Fig.3 Flow chart of project business process

圖4 建筑市場監(jiān)管詳細流程圖Fig.4 The specific flow chart of construction market supervision

在圖4中，建設單位即業(yè)主需要對其項目進行登記，完成后，根據(jù)該項目是否是土建類等進行施工圖審查.如果不需要進行圖審，就直接進入施工、監(jiān)理(直接發(fā)包)登記這個環(huán)節(jié);如果是，下一步就需要進行勘察、設計的中標(直接發(fā)包)登記，然后監(jiān)管部門審批.該環(huán)節(jié)業(yè)務完成后，施工圖審機構開始對該項目進行施工圖審查，然后由監(jiān)管部門進行圖審備案.依此類推，直至工程項目施工完成，項目開始竣工驗收并進行備案，在五方責任主體驗收合格出具驗收報告后，由監(jiān)管部門進行備案，備案通過后，即代表一個工程項目結束.

2.2 Petri網(wǎng)建模

在本建筑市場監(jiān)管業(yè)務工作流的設計中，把實際建筑市場監(jiān)管的每個實際業(yè)務環(huán)節(jié)作為Petri網(wǎng)中的一個個庫所，即每個業(yè)務環(huán)節(jié)可以執(zhí)行的前提條件和后續(xù)條件作為Petri網(wǎng)的庫所節(jié)點，利用Petri網(wǎng)的特有元素有向弧來表示建筑市場實際各個業(yè)務之間的邏輯聯(lián)系及審批流程.庫所中的令牌則用來表示該業(yè)務環(huán)節(jié)的信息狀態(tài).

根據(jù)Petri網(wǎng)的基本原理、激發(fā)條件以及實際中的業(yè)務監(jiān)管審批流程分塊對圖3所示的建筑市場業(yè)務流程圖進行Petri網(wǎng)建模.

1) 項目信息流即主工作流程Petri網(wǎng)建模.

一個項目從報建開始到竣工備案的信息流向Petri網(wǎng)模型如圖5所示.

圖5 項目信息流Petri網(wǎng)模型圖Fig.5 Petri net model diagram for project information flow

P={P1,P2,…，P16}表示該項目信息流Petri網(wǎng)模型中的庫所集，代表建筑市場所有的業(yè)務流程環(huán)節(jié)，庫所P1中的令牌表示該庫所中的業(yè)務環(huán)節(jié)正在執(zhí)行，即一個項目信息登記活動正在執(zhí)行.其中，P1代表項目登記環(huán)節(jié)，P2代表勘察、設計中標(直接發(fā)包)登記環(huán)節(jié)，P3代表施工圖審查與備案業(yè)務環(huán)節(jié)，P4代表施工、監(jiān)理的中標(直接發(fā)包)登記業(yè)務環(huán)節(jié)，P5代表合同備案業(yè)務環(huán)節(jié)，P6代表質(zhì)量、安全報監(jiān)業(yè)務環(huán)節(jié)，P7代表申請施工許可證業(yè)務環(huán)節(jié)，P8代表竣工備案業(yè)務環(huán)節(jié).其中，庫所P9～P14分別表示推動項目信息往下一個環(huán)節(jié)流動所需要的信息條件庫所；P9表示勘察設計中標(直接發(fā)包)結果信息所在庫所，P10表示施工圖審查結果信息所在庫所，P11表示施工、監(jiān)理中標(直接發(fā)包)結果信息庫所，P12表示合同備案信息所在庫所，P13表示質(zhì)量、安全報監(jiān)信息所在庫所，P14表示申請施工許可證所需附加信息庫所，P15表示竣工驗收備案所需信息庫所.

T={t1，t2,…，t9}表示該Petri網(wǎng)模型中的變遷集，t1代表項目信息登記完成后如果該項目需要施工圖審查，那么勘察、設計招投標業(yè)務環(huán)節(jié)激活；t2表示如果該項目不需要施工圖審查,那么施工、監(jiān)理招標業(yè)務環(huán)節(jié)激活;t3表示勘察、設計招投標完成，并錄入招投標結果信息后施工圖審查業(yè)務環(huán)節(jié)激活;t4表示施工圖審查業(yè)務完成并錄入施工圖審查結果后施工、監(jiān)理的招投標業(yè)務環(huán)節(jié)激活;t5表示施工及監(jiān)理招投標業(yè)務完成并錄入招投標結果信息后合同備案業(yè)務激活;t6表示合同備案環(huán)節(jié)業(yè)務完成并錄入合同信息后質(zhì)量安全報監(jiān)業(yè)務環(huán)節(jié)激活;t7表示質(zhì)量安全報監(jiān)完成并錄入質(zhì)量安全報監(jiān)信息后申請施工許可證業(yè)務環(huán)節(jié)激活;t8表示錄入施工許可證申請信息且成功取得施工許可證后竣工備案業(yè)務環(huán)節(jié)激活;t9表示竣工驗收備案完成并錄入竣工備案信息后項目信息流進入終止庫所的業(yè)務環(huán)節(jié)激活.

2) 各個業(yè)務環(huán)節(jié)Petri網(wǎng)建模.

在實際中，一個項目從報建到竣工備案，各個業(yè)務環(huán)節(jié)會有多個子業(yè)務流程組成，而且各個環(huán)節(jié)執(zhí)行后還會有監(jiān)管部門的審批業(yè)務，下面是根據(jù)建筑市場業(yè)務流程圖中的細節(jié)進行分析，利用Petri網(wǎng)的擴展規(guī)則對中標(直接發(fā)包)登記、施工圖審查與備案、合同備案、施工許可證申請、竣工備案分別建立Petri網(wǎng)模型，如圖6所示.

圖6a模型中的庫所P2、P3分別表示勘察中標(直接發(fā)包)登記、設計中標(直接發(fā)包)登記環(huán)節(jié)，P4、

圖6 建筑市場業(yè)務子模塊Petri網(wǎng)模型圖Fig.6 Petri net model diagram for construction market supervision submodules

P5庫所中的托肯分別表示這兩種類型的中標(直接發(fā)包)信息，它們與庫所P2、P3中從前面獲得的托肯一起作為觸發(fā)變遷t2、t3的條件，P6、P7分別表示監(jiān)管部門對勘察、設計中標(直接發(fā)包)登記的信息審批環(huán)節(jié)；變遷t4、t7則對應表示審批不通過，信息反饋給庫所P5進行修改，等待再次觸發(fā)變遷t2；變遷t5、t6則對應表示審批通過激活下一個環(huán)節(jié)業(yè)務.

圖6b中，施工圖審查與備案是分兩步進行的，先進行勘察審查，即庫所P1所代表的環(huán)節(jié)，然后進行勘察審查結果備案，備案通過后再進行設計施工圖審查即P5所代表的業(yè)務環(huán)節(jié)，然后再進行P6所代表的施工圖審查結果備案環(huán)節(jié).P7表示設計中標(直接發(fā)包)業(yè)務審批通過后的信息所在庫所，P2和P4分別表示勘察審查信息庫所和設計施工圖審查信息庫所，庫所中的托肯表示施工圖審查機構對項目的施工圖審查結果信息，其與P1庫所中的托肯一起作為觸發(fā)變遷t1,即勘察審查結果備案環(huán)節(jié)(庫所P3)被允許的條件，t1表示施工圖審查機構錄入或修改項目的施工圖審查信息，當監(jiān)管部門審批合格后備案通過即觸發(fā)變遷t3,使下一個設計施工圖審查業(yè)務環(huán)節(jié)被允許，如果監(jiān)管部門審批不合格，不予備案，則觸發(fā)變遷t2，把信息反饋回庫所P2，即重新進行項目的勘察審查結果信息錄入，變遷t6表示設計施工圖審查結果備案未通過，信息反饋給庫所P4過程激活；變遷t5表示施工圖審查結果備案通過，該業(yè)務的下一個環(huán)節(jié)激活.

圖6c中，庫所P2中的托肯代表合同備案信息，當合同信息錄入完畢時觸發(fā)變遷t1，即提交給監(jiān)管部門進行備案.備案未通過則觸發(fā)變遷t3回到P2進行合同的修改，備案通過觸發(fā)變遷t2.

圖6d為一個并行路由的Petri網(wǎng)模型,P2和P3分別代表質(zhì)量監(jiān)督和安全監(jiān)督業(yè)務環(huán)節(jié)，P4、P5分別代表修改或錄入質(zhì)量安全監(jiān)督信息，P6、P7則代表對應的業(yè)務審批環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的Petri網(wǎng)模型和圖6a的中標(直接發(fā)包)Petri網(wǎng)模型完全一樣，具體分析這里不再贅述.

圖6e的模型中，庫所P4中的托肯表示申請施工許可證所需附加信息，變遷t1、t4、t7分別表示申請施工許可證的三級審核，分別為施工許可經(jīng)辦人、部門負責人、審核負責人，三級審核必須依次全部通過才允許對該項目發(fā)放施工許可證，有其中任何一級不通過則直接反饋給庫所P4,t2、t3、t6則表示對應環(huán)節(jié)的審核不通過的變遷.

圖6f的竣工備案Petri模型與施工許可申請環(huán)節(jié)的Petri網(wǎng)模型類似，只是該模型為兩級審核，P4為竣工驗收所需附加信息庫所，t1、t4分別表示一級審核通過后二級審核激活、二級審核通過后信息流進入終止庫所激活.

3) 建筑市場監(jiān)管工作流Petri網(wǎng)總圖.

將圖6中的各個子模塊的Petri網(wǎng)模型與圖4的項目信息流Petri網(wǎng)模型結合在一起，可得整個建筑市場監(jiān)管信息工作流Petri網(wǎng)模型，如圖7所示.

圖7 建筑市場監(jiān)管工作流Petri網(wǎng)模型Fig.7 Petri net model of construction market supervision workflow

圖7中，當一個項目開始報建，即進入Petri網(wǎng)的庫所集，項目信息位于輸入庫所P1時，該庫所擁有一個令牌，變遷t1和t2其中有一個將被允許，如果該項目不需要施工圖審查，則觸發(fā)變遷t1，進入P16、P17代表的施工、監(jiān)理中標(直接發(fā)包)登記環(huán)節(jié)；如果需要施工圖審查，則觸發(fā)變遷t2.變遷t2發(fā)生，進入P2、P3代表的勘察、設計中標(直接發(fā)包)登記環(huán)節(jié).上述兩種變遷不管哪個發(fā)生，輸入庫所P1的令牌都將被消耗，同時在對應的輸出庫所P2、P3或者P16、P17兩個庫所中各產(chǎn)生一個令牌，作為下一個變遷觸發(fā)的條件，依此類推，直到項目信息流動到竣工備案庫所P43，代表一個項目的完成.

圖7的流程圖為建筑市場監(jiān)管模型的一個整體工作流程演示，為一個宏觀架構，表示建筑市場監(jiān)管系統(tǒng)中一個項目從報建到竣工備案所經(jīng)過的各個業(yè)務流程及監(jiān)管部門的監(jiān)督監(jiān)管方式，直觀地體現(xiàn)了建筑市場監(jiān)管工作流程的復雜性及多部門參與性.整個建筑市場監(jiān)管工作流程變得可視化，更易觀察理解，體現(xiàn)了各個子系統(tǒng)的重要性，借助于該模型的優(yōu)勢，使一個實際監(jiān)管業(yè)務變成一個可以利用計算機實現(xiàn)的系統(tǒng)，為計算機編程實現(xiàn)建筑市場監(jiān)管信息系統(tǒng)推廣應用打下了堅實的基礎.

3 工作流模型的計算機軟件實現(xiàn)

通過對建筑市場監(jiān)管業(yè)務流程進行Petri網(wǎng)建模分析，可以很清楚地從模型中了解到各個業(yè)務環(huán)節(jié)直接的順序關系及限制條件，為計算機編程實現(xiàn)對各個業(yè)務環(huán)節(jié)信息流控制監(jiān)管提供了很好的幫助，縮短了編程周期，讓電腦辦公代替紙質(zhì)辦公成為可能.

在模型的計算機系統(tǒng)編程開發(fā)實現(xiàn)過程中，為了使用方便，該系統(tǒng)利用B/S(瀏覽器/服務器)模式來實現(xiàn).該模式將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到了服務器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用，而且系統(tǒng)設計上把企業(yè)與監(jiān)管部門分開，分別開發(fā)用戶端系統(tǒng)與企業(yè)端系統(tǒng)，為企業(yè)及監(jiān)管部門使用提供方便.

在系統(tǒng)開發(fā)過程中運用C#編程語言，以 Visual Studio 2010為開發(fā)工具結合Sql2008數(shù)據(jù)庫技術在 C#.net框架環(huán)境下編寫系統(tǒng)軟件.利用該建筑市場Petri網(wǎng)模型對建筑市場業(yè)務工作流程進行計算機編程實現(xiàn)，根據(jù)建筑市場實際情況，把系統(tǒng)用戶角色分為兩類，一類為用戶端，為各種類型企業(yè)登錄端，一類為監(jiān)管端，為監(jiān)管部門登錄端.系統(tǒng)又對監(jiān)管信息進行提煉，分出4大類，即企業(yè)信息、工程信息、人員信息、信用信息，作為公共查詢平臺對外開放查詢.根據(jù)Petri網(wǎng)建立的模型編程實現(xiàn)的建筑市場監(jiān)管信息系統(tǒng)總體結構如圖8所示.

圖8 建筑市場監(jiān)管系統(tǒng)總體結構圖Fig.8 The structure diagram of construction market supervision system

4 結語

基于Petri網(wǎng)的建筑市場監(jiān)管業(yè)務工作流設計模型,利用計算機編寫的河南省建筑市場監(jiān)管暨一體化工作平臺已于2015年5月正式開發(fā)完成并啟用.實際的推廣應用表明，該系統(tǒng)極大地方便了企業(yè)辦理相關手續(xù)、監(jiān)管部門審批等工作，為建筑市場的信用評價體系完善起到了至關重要的作用，對規(guī)范建筑市場這個龐大而且復雜的行業(yè)具有很大的幫助，促使我國的建筑市場步入可持續(xù)發(fā)展的綠色道路.

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(責任編輯：王浩毅)

Workflow Design of Construction Market Supervision Based on Petri Net

XU Peidong1，CHEN Tiejun1，LUO Yong1，LI Xinhe2

(1.SchoolofElectricalEngineering,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China;2.HenanProvinceDepartmentofHousingandUrbanRuralConstruction,Zhengzhou45001,China)

Based on the modeling techniques of Petri net, a model applied to the workflow for supervising the construction market was established. Firstly, every business link in the process of the construction market was modeled by Petri net. Then, all the separate Petri net models were integrated to constitute the general Petri net model of the workflow for supervising the building market. Thus the complete worflow starting from the construction permission to the acceptance of the projects was integrated effectively. Based on the model and database technology of SQL2008, a information system for supervising construction market was developed by C #. The system was successfully applied in supervising construction market of Henan province.

Petri net; construction market; business links; supervision; workflow

2015-11-22

教育部高等學校博士學科專項科研項目(20114101110005).

徐沛東(1990—)，男，河南周口人，碩士研究生，主要從事智能控制理論與應用研究，E-mail:530091889@qq.com；通訊作者：陳鐵軍(1954—)，男，河南信陽人，教授，博士，主要從事復雜工業(yè)過程控制技術及控制系統(tǒng)研究，E-mail: tchen@zzu.edu.cn．

徐沛東，陳鐵軍，羅勇，等．基于Petri網(wǎng)的建筑市場監(jiān)管工作流模型[J]．鄭州大學學報(理學版)，2016，48(2)：58-64.

TP391

A

1671-6841(2016)02-0058-07

10.13705/j.issn.1671-6841.2015282