莫 啟 代 飛 朱 銳 笪 建 林雷蕾 李 彤 謝仲文 鄭 明

1(云南大學(xué)軟件學(xué)院 昆明 650091)2(西南林業(yè)大學(xué)大數(shù)據(jù)與智能工程學(xué)院 昆明 650091)3(云南省軟件工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(云南大學(xué)) 昆明 650091)4 (淮安開(kāi)放大學(xué)信息工程系 江蘇淮安 223001)

從私有過(guò)程提取公共過(guò)程構(gòu)建業(yè)務(wù)協(xié)同的方法

莫 啟1,3代 飛2,3朱 銳1,3笪 建1,4林雷蕾1李 彤1,3謝仲文1,3鄭 明1

1(云南大學(xué)軟件學(xué)院 昆明 650091)2(西南林業(yè)大學(xué)大數(shù)據(jù)與智能工程學(xué)院 昆明 650091)3(云南省軟件工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(云南大學(xué)) 昆明 650091)4(淮安開(kāi)放大學(xué)信息工程系 江蘇淮安 223001)

(moqiyueyang@163.com)

業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同允許組織之間彼此進(jìn)行通信、交互和協(xié)作以完成特定的業(yè)務(wù)目標(biāo).為了確保實(shí)施的正確性和一致性，需要對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同進(jìn)行建模和分析.針對(duì)從私有過(guò)程(組織所擁有的完整流程)中抽取公共過(guò)程(組織參與協(xié)同的流程)以構(gòu)建業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同，首先定義業(yè)務(wù)過(guò)程模型以表示組織的私有過(guò)程，該模型由內(nèi)部視圖和公共視圖組合而成，且內(nèi)部視圖是自由選擇網(wǎng)結(jié)構(gòu)；進(jìn)而將業(yè)務(wù)過(guò)程模型抽象為4種基本塊，即順序塊、選擇塊、并發(fā)塊及迭代塊；針對(duì)這4種基本塊提出各自的抽取規(guī)則集以獲得組織的公共過(guò)程，并從理論上證明了這些規(guī)則集能夠保持協(xié)同中接口一致性，從而確保了每一次抽取是上下文無(wú)關(guān)的.通過(guò)對(duì)協(xié)同制造中供應(yīng)鏈進(jìn)行建模并與現(xiàn)有的、典型的方法進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明：相對(duì)于已有的工作，在考慮隱私保護(hù)原則的情況下，所提方法能夠更加有效地對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同進(jìn)行建模和分析.

業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同；異步消息通信；業(yè)務(wù)過(guò)程模型；基本塊；抽取規(guī)則集；接口一致性

近年來(lái)，隨著Internet成為主流的計(jì)算平臺(tái)，尤其是面向服務(wù)計(jì)算(service-oriented computing, SOC)的快速興起，使得跨組織協(xié)同成為可能，也為這種跨組織間的交互和協(xié)作提供了技術(shù)支持.隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展和企業(yè)信息化程度的不斷提高，企業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式發(fā)生了重大的變化，企業(yè)的業(yè)務(wù)活動(dòng)已從企業(yè)內(nèi)單目標(biāo)為導(dǎo)向的獨(dú)立模式發(fā)展成為跨企業(yè)多目標(biāo)合作的協(xié)同模式[1].在現(xiàn)代商業(yè)環(huán)境下[2-3]，沒(méi)有一個(gè)企業(yè)是孤立的，企業(yè)作為參與者參與到協(xié)作中去.在協(xié)作過(guò)程中，它們彼此進(jìn)行交互以完成特定業(yè)務(wù)功能.業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同，如企業(yè)信息系統(tǒng)[4]、電子商務(wù)[5]等，由于通常涉及到多個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程單元，跨越了組織邊界，其主要任務(wù)是通過(guò)各自的信息系統(tǒng)，不同企業(yè)之間可以方便地進(jìn)行協(xié)作以完成特定的業(yè)務(wù)目標(biāo)[6].為確保業(yè)務(wù)實(shí)施的正確性和一致性，需要對(duì)其建模和分析.因此，如何對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同進(jìn)行合理、有效地建模和分析成為當(dāng)前業(yè)務(wù)過(guò)程管理(business process management, BPM)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn).

針對(duì)于業(yè)務(wù)過(guò)程，研究者們提出了多種建模和分析方法.一般來(lái)說(shuō)，業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同的建模和分析通常需要借助某種形式化方法，主要有基于Petri網(wǎng)(典型如文獻(xiàn)[7])和基于進(jìn)程代數(shù)(典型如文獻(xiàn)[8-9])的方法.然而，目前已有的、典型的一些形式建模工作在建模業(yè)務(wù)過(guò)程時(shí)普遍對(duì)隱私保護(hù)原則考慮不足(如文獻(xiàn)[7,9])，即參與協(xié)同組織將其內(nèi)部的全部流程信息暴露出來(lái)，這樣就導(dǎo)致了建模業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同時(shí)與需要保護(hù)組織隱私的原則相違背；針對(duì)上述不足，一些學(xué)者在上述基礎(chǔ)上做了改進(jìn)(如文獻(xiàn)[10-11]等)，歸納起來(lái)可分為2類：1)首先給出協(xié)同全局契約，然后定義映射規(guī)則，并以此為基礎(chǔ)從契約中生成每個(gè)參與組織的私有過(guò)程，屬于一種自頂向下對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同建模的方法[10]；2)參與組織首先定義出自己的私有流程，然后通過(guò)與其他組織協(xié)商確定其協(xié)作的接口，進(jìn)而依據(jù)協(xié)作的接口從私有過(guò)程中抽取出公共過(guò)程以構(gòu)建業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型，屬于一種自底向上對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同建模的方法[11].本文討論的業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同建模方法屬于自底向上范疇，其中根據(jù)協(xié)作接口從私有過(guò)程中抽取出公共過(guò)程最為關(guān)鍵.需要說(shuō)明的是，采用自底向上的方式建模協(xié)同業(yè)務(wù)過(guò)程并不事先知道完整的協(xié)作場(chǎng)景和協(xié)作流程細(xì)節(jié)，因此由這種方式構(gòu)建的業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型可能也存在交互異常，需要通過(guò)形式驗(yàn)證方式確認(rèn).如何通過(guò)形式驗(yàn)證確認(rèn)業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型內(nèi)部是否存在交互異常不是本文關(guān)注的重點(diǎn)，本文不予討論.

總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的這些工作仍具有如下一些局限性，具體表現(xiàn)為：1)由于沒(méi)有考慮隱私保護(hù)原則，造成了建立的模型分析效率不高；2)雖然提出了一些抽取規(guī)則集，但是并沒(méi)有從異步消息通信的角度來(lái)證明應(yīng)用這些規(guī)則集對(duì)私有過(guò)程進(jìn)行抽取是上下文無(wú)關(guān)的，即如果一個(gè)參與組織的過(guò)程模型與其他參與組織過(guò)程模型的組合是正確的(正確性可以根據(jù)實(shí)際需要定義，如合理性等，在本文中不加以區(qū)分)，則每一次抽取該過(guò)程模型后所得到的過(guò)程模型與其他參與組織過(guò)程模型的組合也是正確的.此處的上下文指的是業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同中與要抽取過(guò)程模型交互的所有過(guò)程模型.從而導(dǎo)致了在每一次抽取后，都需要將得到的過(guò)程模型與其他參與組織過(guò)程模型進(jìn)行組合，以判斷其正確性，即組合正確性驗(yàn)證.不斷重復(fù)的組合正確性驗(yàn)證勢(shì)必會(huì)影響業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同建模的效率，為避免上述情況，抽取規(guī)則需是上下文無(wú)關(guān)的.

根據(jù)協(xié)作接口從私有過(guò)程中抽取出公共過(guò)程是上下文敏感的，即可能導(dǎo)致原本可以正常執(zhí)行的流程在抽取之后無(wú)法運(yùn)行異常，但這種抽取在建模業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同中是必要的，通過(guò)抽取過(guò)程能夠確保組織內(nèi)部的一些隱私信息不被上下文所觀察到.為此，在上述已有工作的基礎(chǔ)上，本文主要討論了從私有過(guò)程中抽取公共過(guò)程的規(guī)則集，且這些規(guī)則集是上下文無(wú)關(guān)的.需要指出的是，本文中提到的上下文無(wú)關(guān)只考慮了任務(wù)執(zhí)行間存在的異步消息傳遞關(guān)系.事實(shí)上，為了實(shí)現(xiàn)共同的業(yè)務(wù)目標(biāo)，不同組織間的任務(wù)除了采用異步消息通信的方式進(jìn)行交互外，還可能存在同步關(guān)系，即某些任務(wù)的執(zhí)行需要多個(gè)組織同時(shí)參與等情形，這在下一步工作著重討論.通過(guò)使用這些規(guī)則集，一方面，可以在保護(hù)流程隱私信息的前提下以自底向上的方式來(lái)構(gòu)建業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同；另一方面，可以更加有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同的建模和分析.

本文的主要貢獻(xiàn)包括4個(gè)方面：

1) 定義了業(yè)務(wù)過(guò)程模型以表示組織的私有過(guò)程，該模型由內(nèi)部視圖和公共視圖組合而成，且內(nèi)部視圖是自由選擇網(wǎng)結(jié)構(gòu)[12]；

2) 以業(yè)務(wù)過(guò)程模型為基礎(chǔ)，將其抽象為4種基本塊，即順序塊、選擇塊、并發(fā)塊及迭代塊；

3) 針對(duì)于這4種基本塊提出各自的抽取規(guī)則集以獲得組織的公共過(guò)程，在綜合考慮異步消息通信的基礎(chǔ)上證明了這些規(guī)則集能夠保持協(xié)同中接口一致性，確保了對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程模型的每一次抽取是上下文無(wú)關(guān)的；

4) 實(shí)例分析結(jié)果表明：相對(duì)于已有的工作，在考慮隱私保護(hù)原則的情況下，本文的工作能夠更加有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同的建模和分析.

1 相關(guān)工作

與傳統(tǒng)的組織內(nèi)業(yè)務(wù)過(guò)程相比，業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同需要跨越組織(企業(yè))的邊界以實(shí)現(xiàn)協(xié)作，復(fù)雜程度更高并具有新的特征[9,13].如引言所述，由于本文討論的方法屬于自底向上范疇，且相比于以業(yè)務(wù)過(guò)程為基礎(chǔ)直接建模業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同，目前從私有過(guò)程抽取公共過(guò)程構(gòu)建業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型還需進(jìn)行深入研究，并未形成系統(tǒng)性的研究成果.因此，下面僅對(duì)屬于該方法的一些典型文獻(xiàn)進(jìn)行介紹.

采用自底向上的方式建模業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同是當(dāng)前跨組織業(yè)務(wù)流程建模領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn).文獻(xiàn)[12]從控制流的角度提出了工作流網(wǎng)(workflow net, WF-net).本質(zhì)上，WF-net是一種對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行約束的Petri網(wǎng)，要求有一個(gè)確定的輸入庫(kù)所和一個(gè)確定的輸出庫(kù)所，且輸入庫(kù)所沒(méi)有輸入弧，輸出庫(kù)所沒(méi)有輸出??；隨后，文獻(xiàn)[7]基于WF-net提出了IOWF(interorganizational workflow)用于建?？缃M織工作流；文獻(xiàn)[14]使用有色Petri網(wǎng)從內(nèi)部和外部的角度對(duì)Web服務(wù)的業(yè)務(wù)過(guò)程進(jìn)行建模，并對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程模型之間的相容性和相似性進(jìn)行了詳細(xì)地討論；文獻(xiàn)[15]針對(duì)跨組織應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的特性，在Petri網(wǎng)模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了任務(wù)執(zhí)行組織部門(mén)、資源消耗以及消息傳遞等要素，提出了OTRM-Net(organization, time, resources and message net)，用于對(duì)跨組織應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中的任務(wù)協(xié)同模式和應(yīng)急處置流程進(jìn)行形式化建模.雖然，上述建模方法能夠較好地體現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)作中基于消息異步通信、協(xié)作等特征，但同時(shí)又將組織內(nèi)部的私有信息暴露給了伙伴組織，違背了業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同中隱私保護(hù)的原則，對(duì)于參與組織來(lái)說(shuō)是不可取的.為此，文獻(xiàn)[11,16]以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了改進(jìn).文獻(xiàn)[16]首先從多視點(diǎn)的角度提出了一種用于業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同建模的方法，進(jìn)而對(duì)于所建立的形式模型，提出了一組流程約簡(jiǎn)集用來(lái)對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程模型進(jìn)行化簡(jiǎn)以構(gòu)建最終的業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型；文獻(xiàn)[11]在默認(rèn)參與協(xié)同的組織內(nèi)部視圖是擴(kuò)展自由選擇網(wǎng)的基礎(chǔ)上，首先提出了一組元結(jié)構(gòu)，包括順序元結(jié)構(gòu)、選擇元結(jié)構(gòu)、并發(fā)元結(jié)構(gòu)及循環(huán)元結(jié)構(gòu)，然后對(duì)每種元結(jié)構(gòu)提出了各自的約簡(jiǎn)規(guī)則，該規(guī)則集借鑒了文獻(xiàn)[16]的思想.由于自由選擇網(wǎng)對(duì)于上述4種元結(jié)構(gòu)保持完備性，進(jìn)而應(yīng)用這些元結(jié)構(gòu)約簡(jiǎn)規(guī)則集就能夠?qū)λ械膮f(xié)同組織內(nèi)部視圖進(jìn)行化簡(jiǎn)，進(jìn)而提取公共視圖以構(gòu)建私有過(guò)程協(xié)同模型.然而，文獻(xiàn)[11,16]中工作的重點(diǎn)是從隱私保護(hù)的角度來(lái)討論業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同建模的方法，從異步消息通信的角度來(lái)看，抽取規(guī)則集具有局限性.為有效地實(shí)施服務(wù)外包，文獻(xiàn)[17]提出了過(guò)程視圖概念.過(guò)程視圖可由投影規(guī)則從私有過(guò)程中生成，它將私有業(yè)務(wù)過(guò)程中無(wú)關(guān)的信息隱藏而僅暴露相關(guān)信息給協(xié)作伙伴，可視為私有過(guò)程的外部映像.雖然文獻(xiàn)[17]給出多種投影關(guān)系，如灰盒投影、白盒投影等，并就投影前后的私有過(guò)程與過(guò)程視圖的匹配程度計(jì)算進(jìn)行闡述，但并未從理論上證明應(yīng)用這些規(guī)則在異步消息環(huán)境下能夠保證過(guò)程視圖與私有過(guò)程的一致性，也未說(shuō)明應(yīng)用這種方法是否能夠提高業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同的建模效率.

綜上，現(xiàn)有的建模工作要么基于通信庫(kù)所融合的思想將業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同構(gòu)建成一個(gè)規(guī)模非常大的Petri網(wǎng)模型，獲得的是全局模型，對(duì)組織流程隱私信息考慮不足，導(dǎo)致最終的業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型分析效率不高；又或在考慮隱私保護(hù)的原則下，提出了一些抽取規(guī)則集從私有過(guò)程中抽取公共過(guò)程以構(gòu)建業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型，但并沒(méi)有從理論上來(lái)證明應(yīng)用這些規(guī)則集對(duì)私有過(guò)程進(jìn)行抽取是上下文無(wú)關(guān)的，導(dǎo)致其建模效率不高.為克服這些問(wèn)題，本文首先定義出業(yè)務(wù)過(guò)程模型并將其抽象為4種基本塊，進(jìn)而基于4種基本塊提出抽取規(guī)則集，并證明了這些規(guī)則集能夠保持協(xié)同中接口一致性，確保了對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程模型的每一次抽取是上下文無(wú)關(guān)的.

2 業(yè)務(wù)過(guò)程模型

在業(yè)務(wù)過(guò)程領(lǐng)域，由于Petri網(wǎng)具有嚴(yán)格的形式化語(yǔ)義及成熟的分析技術(shù)、直觀的圖形化表示、可用來(lái)對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程進(jìn)行建模和分析[7,18].因此，本文采用Petri網(wǎng)作為建模業(yè)務(wù)過(guò)程的形式語(yǔ)言.下面首先基于Petri網(wǎng)來(lái)對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程模型進(jìn)行形式地定義，該業(yè)務(wù)過(guò)程模型是本文后續(xù)工作開(kāi)展的基礎(chǔ).

業(yè)務(wù)過(guò)程模型用于對(duì)一個(gè)組織內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及組織開(kāi)放的接口進(jìn)行描述，表示一個(gè)參與組織的私有過(guò)程.它包括2個(gè)部分：內(nèi)部視圖和公共視圖.內(nèi)部視圖對(duì)外不可見(jiàn)，用于描述組織內(nèi)部活動(dòng)之間的執(zhí)行順序；公共視圖描述業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同中參與組織對(duì)外開(kāi)放的接口信息，每一個(gè)接口具有協(xié)同范圍內(nèi)唯一的語(yǔ)義標(biāo)識(shí)，組織之間通過(guò)語(yǔ)義標(biāo)識(shí)進(jìn)行交互，同時(shí)，組織也可以通過(guò)映射函數(shù)自定義內(nèi)部視圖中的變遷(活動(dòng))到公共視圖中的開(kāi)放接口，用于決定組織向外提供哪些服務(wù)及需要請(qǐng)求哪些服務(wù).

定義1. 內(nèi)部視圖.用來(lái)對(duì)一個(gè)組織內(nèi)部活動(dòng)之間的執(zhí)行順序進(jìn)行抽象，它形式化定義為一個(gè)基本Petri網(wǎng)IV=(P,T,i,o;F)，其中：

1)P為庫(kù)所的有限集合；

2)T為變遷的有限集合；

3)F?P×T∪T×P為流關(guān)系；

4)P∩T=?∧T∩P=?；

5) ?t1，t2∈T(t1≠t2)，若·t1∩·t2≠?，則|·t1|=|·t2|=1，表示IV是自由選擇網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

6)i,o∈P分別為開(kāi)始庫(kù)所和結(jié)束庫(kù)所，滿足·i=?,o·=?.

定義2. 公共視圖.用來(lái)對(duì)一個(gè)組織與其他組織之間的通信活動(dòng)進(jìn)行抽象，它形式化定義為一個(gè)四元組PV=(A,OP,fs,ft)，其中：

1)A為語(yǔ)義標(biāo)識(shí)的有限集，?a∈A表示一個(gè)和其他組織進(jìn)行通信動(dòng)作的語(yǔ)義標(biāo)識(shí)，用一個(gè)字符串來(lái)表示；

2)OP為通信操作的集合，是一類特殊的庫(kù)所，參見(jiàn)定義3；

3)fs:OP→A表示每一個(gè)通信操作對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的語(yǔ)義標(biāo)識(shí)；

4)ft:OP→{Send,Receive}表示每個(gè)操作對(duì)應(yīng)的消息類型.消息類型Send標(biāo)識(shí)消息發(fā)送，而消息類型Receive則標(biāo)識(shí)消息接收.

定義3. 業(yè)務(wù)過(guò)程模型.用來(lái)對(duì)一個(gè)組織的內(nèi)部視圖和公共視圖進(jìn)行組合，它形式化定義為一個(gè)五元組BPM=(IV,PV,fco,OP,OF)，其中：

1)IV為定義1中的內(nèi)部視圖；

2)PV為定義2中的公共視圖；

3)fco:IV.T→2OP，表示IV中的每一個(gè)變遷所對(duì)應(yīng)的通信操作集合，如果對(duì)于IV.T中的一個(gè)變遷t，與OP存在映射關(guān)系，則稱該變遷t為通信變遷，否則稱為瞬時(shí)變遷；

4)OF為通信流關(guān)系集合，如果對(duì)于IV.T中的一個(gè)變遷t，與OP中的通信操作p存在映射關(guān)系，且ft(p)=Send，則(t,p)∈OF，否則(p,t)∈OF.

在定義3中，IV中的每一個(gè)變遷表示組織內(nèi)部的一個(gè)具體的活動(dòng)；流關(guān)系用來(lái)表示活動(dòng)之間執(zhí)行的順序；組織的運(yùn)行狀態(tài)用BPM內(nèi)部視圖中的托肯分布情況，即標(biāo)識(shí)M?IV.P來(lái)表示.對(duì)于任意庫(kù)所p，p中只有含有1個(gè)托肯和無(wú)托肯2種情況.若p中含有1個(gè)托肯，則p∈M，否則p?M.特別地，初始標(biāo)識(shí)記為Ms，對(duì)于任意的庫(kù)所p，滿足p?Ms且i∈Ms；結(jié)束標(biāo)識(shí)記為Me，對(duì)于任意的庫(kù)所p，滿足p?Me且o∈Me.如果fco=?，則該模型為一個(gè)普通的Petri網(wǎng)，否則為帶通信庫(kù)所的Petri網(wǎng).

一個(gè)變遷t在標(biāo)識(shí)M下使能，記為M[t>.若業(yè)務(wù)過(guò)程模型在標(biāo)識(shí)M通過(guò)執(zhí)行變遷t到達(dá)標(biāo)識(shí)M′，記為M[t>M′.所有從標(biāo)識(shí)M可達(dá)的標(biāo)識(shí)集記為R(M)={M′|?σ∈T*,M[σ>M′}，特別地，記R(Ms)為從業(yè)務(wù)過(guò)程模型初始標(biāo)記Ms可達(dá)的所有標(biāo)識(shí)集合.

例如，圖1所示的訂單處理子系統(tǒng)的內(nèi)部視圖由虛線框內(nèi)的Petri所刻畫(huà)，公共視圖是由虛線框外的虛線庫(kù)所組成，每個(gè)虛線庫(kù)所表示一個(gè)通信操作，一個(gè)通信操作對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的語(yǔ)義標(biāo)識(shí).如發(fā)送消息操作opOrder對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義標(biāo)識(shí)為Order.

Fig. 1 Order processing subsystem圖1 訂單處理子系統(tǒng)

3 公共過(guò)程抽取

以業(yè)務(wù)過(guò)程模型(組織私有過(guò)程)為基礎(chǔ)，結(jié)合異步消息通信來(lái)對(duì)其進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到參與組織的公共過(guò)程.該公共過(guò)程只保留了體現(xiàn)交互行為的通信變遷以達(dá)到保護(hù)組織隱私及減少模型狀態(tài)空間的目的.

在實(shí)際應(yīng)用中，順序、選擇、并行和迭代是組織內(nèi)任務(wù)間存在的基本結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)過(guò)程模型通常由這4種基本結(jié)構(gòu)組合而成[19].故我們首先將業(yè)務(wù)過(guò)程模型抽象為上述4種基本結(jié)構(gòu)并定義為基本塊；然后通過(guò)對(duì)這4種基本塊進(jìn)行分析，提出各自的抽取規(guī)則集并證明這些規(guī)則集在異步通信環(huán)境下能夠保持協(xié)同中接口一致性，此處接口一致性是指業(yè)務(wù)過(guò)程模型與上下文組合執(zhí)行情態(tài)在抽取前后保持不變.該特性能夠確保若業(yè)務(wù)過(guò)程模型與上下文組合在抽取前能夠正確執(zhí)行完成，則在抽取后業(yè)務(wù)過(guò)程模型與上下文組合同樣也能正確執(zhí)行完成.

3.1 基本塊定義

在本文中，基本塊包括4種類型，它們分別是：順序塊、選擇塊、并發(fā)塊及迭代塊，下面我們分別對(duì)其進(jìn)行定義.

定義5. 順序塊.對(duì)于一個(gè)基本塊B=(P,T,T0,F)，稱B是一個(gè)順序塊，當(dāng)且僅當(dāng)滿足：

1)pi j∈P；

2)ti，tj∈T∪T0；

3) (ti,pi j)，(pi j,tj)∈F；

4) ·pi j={ti}；

5)pi j·={tj}；

6)ti·={pi j}；

7) ·tj={pi j}.

Fig. 2 Four cases of sequence block圖2 順序塊的4種情況

順序塊刻畫(huà)變遷ti和tj順序執(zhí)行，其結(jié)構(gòu)如圖2所示.考慮到變遷有瞬時(shí)變遷和通信變遷2類，故存在4種情況.圖2中虛線框內(nèi)的黑色變遷表示通信變遷，白色的變遷表示瞬時(shí)變遷，庫(kù)所屬于此順序塊所屬的業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖.

形式地，圖2(a)所示順序塊的定義為：P={pi j},T={ti,tj},T0=?,F={(ti,pi j),(pi j,tj)}，其他情況可類似推導(dǎo).

定義6. 選擇塊.對(duì)于一個(gè)基本塊B=(P,T,T0,F)，稱B是一個(gè)選擇塊，當(dāng)且僅當(dāng)滿足：

1)pi，pj∈P；

2)ti，tj∈T∪T0；

3) (pi,ti)，(pi,tj)，(ti,pj)，(tj,pj)∈F；

4)ti，tj∈pi·；

5)ti，tj∈·pj；

6) ·ti=·tj=pi；

7)ti·=tj·=pj.

選擇塊刻畫(huà)ti和tj選擇執(zhí)行，其結(jié)構(gòu)如圖3所示.考慮到變遷有瞬時(shí)變遷和通信變遷2類，故存在3種情況.圖3中虛線框內(nèi)的黑色變遷表示通信變遷，白色的變遷表示瞬時(shí)變遷，庫(kù)所屬于此選擇塊所屬的業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖.

Fig. 3 Three cases of selection block圖3 選擇塊的3種情況

形式地，圖3(b)所示選擇塊的定義為：P={pi,pj},T={tj},T0={ti},F={(ti,pi j),(pi j,tj)}.

定義7. 并發(fā)塊.對(duì)于一個(gè)基本塊B=(P,T,T0,F)，稱B是一個(gè)并發(fā)塊，當(dāng)且僅當(dāng)滿足：

1)pi，pj，pk，pl∈P；

2)ti，tj，tk，tl∈T∪T0；

3) (tk,pi)，(tk,pj)，(pi,ti)，(pj,tj)，(ti,pk)，(tj,pl)，(pk,tl)，(pj,tl)∈F；

4) ·pi={tk}，pi·={ti}；

5) ·pj={tk}，pj·={tj}；

6) ·pk={ti}，pk·={tl}；

7) ·pk={ti}，pk·={tl}；

8) ·pl={tj}，pl·={tl}；

9) ·ti={pi}，ti·={pk}；

10) ·tj={pj}，tj·={pl}.

并發(fā)塊刻畫(huà)ti和tj并發(fā)執(zhí)行，其結(jié)構(gòu)如圖4所示.考慮到變遷有瞬時(shí)變遷和通信變遷2類，故存在3種情況.圖4中虛線框內(nèi)的黑色變遷表示通信變遷，白色的變遷表示瞬時(shí)變遷，庫(kù)所屬于此并發(fā)塊所屬的業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖.

Fig. 4 Three cases of concurrency block圖4 并發(fā)塊的3種情況

形式地，圖4(c)所示并發(fā)塊的定義為：P={pi,pj,pk,pl},T={tk,tl},T0={ti,tj},F={(tk,pi),(tk,pj),(pi,ti),(pj,tj),(ti,pk),(tj,pl),(pk,tl),(pl,tl)}.

定義8. 迭代塊.對(duì)于一個(gè)基本塊B=(P,T,T0,F)，稱B是一個(gè)迭代塊，當(dāng)且僅當(dāng)滿足：

1)pi，pj∈P；

2)ti，tj∈T∪T0；

3) (pi,ti)，(pi,tj)，(ti,pj)，(tj,pj)∈F；

4)tj∈·pi，tj∈pj·；

5)pi·=·pj=ti.

迭代塊刻畫(huà)ti和tj迭代執(zhí)行，其結(jié)構(gòu)如圖5所示.考慮到變遷有瞬時(shí)變遷和通信變遷2類，故存在4種情況.圖5中虛線框內(nèi)的黑色變遷表示通信變遷，白色的變遷表示瞬時(shí)變遷，庫(kù)所屬于此迭代塊所屬的業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖.

Fig. 5 Four cases of iteration block圖5 迭代塊的4種情況

形式地，在圖5(b)所示迭代塊的定義為：P={pi,pj},T={tj},T0={ti},F={(ti,pj),(tj,pi),(pj,tj),(ti,pj)}.

3.2 抽取規(guī)則

基于上述基本塊的定義，對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程模型抽取基本原則如下：1)針對(duì)交互場(chǎng)景，抽取規(guī)則集應(yīng)將業(yè)務(wù)過(guò)程模型中的瞬時(shí)變遷消除，以減少其分析時(shí)的狀態(tài)空間規(guī)模；2)在消除或合并的過(guò)程中，應(yīng)從協(xié)同的角度，分析上下文環(huán)境對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同造成的影響，以確保了每一次抽取是上下文無(wú)關(guān)的，提高建模的效率.

Fig. 6 Rule 1: sequence block extraction圖6 規(guī)則1：順序塊的抽取

在業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同中，如果業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖不正確，那么協(xié)同必然會(huì)失敗.目前人們提出了多種業(yè)務(wù)過(guò)程正確性標(biāo)準(zhǔn)，其中以合理性[12]及其變體(如弱合理性[20]等)應(yīng)用最為廣泛.本文采用合理性作為內(nèi)部視圖正確性標(biāo)準(zhǔn)，且默認(rèn)參與協(xié)同的業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖均是合理的.對(duì)于業(yè)務(wù)過(guò)程模型，由于抽取要涉及到活動(dòng)間的合并，所以首先對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)的合并操作進(jìn)行定義.

定義9. 合并操作.對(duì)于業(yè)務(wù)過(guò)程模型中的任意2個(gè)變遷t1，t2，t1·∩·t2=P，則合并t1和t2為t后滿足：·t=·t1+·t2-P，t·=t1·+t2·-P，其中，對(duì)于任意的集合P和Q，P+Q=P∪Q-P∩Q.

規(guī)則1. 設(shè)BPM=(IV,PV,fco,OF)是一個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型，B為一個(gè)順序塊，抽取順序塊后得到的業(yè)務(wù)過(guò)程為BPM′=(IV′,PV,fco,OF)，其中：

1) 若B為圖2(a)所示的順序塊，則抽取順序塊的過(guò)程如圖6(a)所示，抽取后得到圖6(a)中的1′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

①I(mǎi)V′.P=IV.P-{pi j}；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(ti,pi j),(pi j,tj)}∪{(pk,ti)|pk∈·ti}∪{(pk,ti)|pk∈·ti}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

2) 若B為圖2(b)所示的順序塊，則抽取順序塊的過(guò)程如圖6(b)所示，抽取后得到圖6(b)中的2′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

①I(mǎi)V′.P=IV.P-{pi j}；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(ti,pi j),(pi j,tj)}∪{(pk,ti)|pk∈·ti}∪{(pk,ti)|pk∈·ti}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

3) 若B為圖2(c)所示的順序塊，則抽取順序塊的過(guò)程如圖6(c)所示，抽取后得到圖6(c)中的3′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

①I(mǎi)V′.P=IV.P-{pi j}；

②IV′.T=IV.T-{tj}；

③IV′.F=IV.F-({(ti,pi j),(pi j,tj)}∪{(pk,ti)|pk∈·ti})∪{(pk,ti)|pk∈·ti}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

4) 若B為圖2(d)所示的順序塊，抽取前后業(yè)務(wù)過(guò)程模型不變.

定理1. 設(shè)BPM是一個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型，B為一個(gè)順序塊，應(yīng)用規(guī)則1抽取順序塊B為B′，且得到的業(yè)務(wù)過(guò)程為BPM′，如果M[B>M″，則M[B′>M″，其中：M,M″∈R(Ms).

證明. 1)由圖6(a)中的1)可知，變遷ti和tj均為瞬時(shí)變遷且順序執(zhí)行，滿足ti·∩·tj={pi j}.因?yàn)镸[B>M″，可以推出存在M′∈R(Ms)，使得M[ti>M′，M′[tj>M″，其中：·ti?M，M′=M-·ti+{pi j}，M″=M′-{pi j}+tj·=M-·ti+tj·.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P=·ti+·tj-{pi j}=·ti+{pi j}-{pi j}=·ti，tj·=ti·+tj·-P=ti·+tj·-{pi j}={pi j}+tj·-{pi j}=tj·，又因?yàn)椤i?M，故可以推出在情態(tài)M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M?，其中：M?=M-·ti+tj·=M-·ti+tj·=M″，推出M[B′>M″.

2) 由圖6(b)中的2)可知，變遷ti為瞬時(shí)變遷，tj為通信變遷且順序執(zhí)行，滿足ti·∩·tj={pi j}.因?yàn)镸[B>M″，可以推出存在M′，使得M[ti>M′，M′[tj>M″，其中：·ti?M，M′=M-·ti+{pi j}，·tj?M′，M″=M′-({pi j}+E)+tj·=M-·ti+{pi j}-({pi j}+E)+tj·=M-·ti-E+tj·，E表示通信變遷tj的外部環(huán)境輸入情態(tài)集.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P=·ti+·tj-{pi j}，tj·=ti·+tj·-P=ti·+tj·-{pi j}，由于·tj=E+{pi j}，ti·={pi j}，推出合并后·tj=·ti+·tj-P=·ti+E，tj·=ti·+tj·-P=tj·.又因?yàn)椤i?M，M′=M-·ti+{pi j}，·tj?M′，可以推出·ti+·tj-{pi j}?M，故可以推出在情態(tài)M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M?，其中：M?=M-·tj+tj·=M-(·ti+E)+tj·=M″， 推出M[B′>M′.

3) 證明過(guò)程與2)類似，限于篇幅，略.

證畢.

定理1結(jié)論表明，由于抽取前后保持接口一致性，故應(yīng)用規(guī)則1對(duì)順序塊進(jìn)行抽取時(shí)，不用考慮業(yè)務(wù)過(guò)程模型組合的上下文，抽取后也不用進(jìn)行組合正確性驗(yàn)證.

規(guī)則2. 設(shè)BPM=(IV,PV,fco,OF)是一個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型，B為一個(gè)選擇塊，抽取選擇塊后得到的業(yè)務(wù)過(guò)程為BPM′=(IV′,PV,fco,OF)，其中：

1) 若B為圖3(a)所示的選擇塊，則抽取選擇塊的過(guò)程如圖7(a)所示，抽取后得到圖7(a)中的1′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

①I(mǎi)V′.P=IV.P；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(pi,ti),(ti,pj)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

Fig. 7 Rule 2: selection block extraction圖7 規(guī)則2：選擇塊的抽取

2) 若B為圖3(b)所示的選擇塊，則抽取選擇塊的過(guò)程如圖7(b)所示，抽取后得到圖7(b)中的2′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

①I(mǎi)V′.P=IV.P；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(pi,ti),(ti,pj)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

3) 若B為圖3(c)所示的選擇塊，抽取前后保持不變.

定理2. 設(shè)BPM是一個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型，B為一個(gè)選擇塊，應(yīng)用規(guī)則2抽取選擇塊B為B′且得到的業(yè)務(wù)過(guò)程為BPM′，如果M[B>M′，則M[B′>M′，其中：M,M′∈R(Ms).

證明. 1)由圖7(a)中的1)可知，變遷ti和tj均為瞬時(shí)變遷且選擇執(zhí)行，滿足ti·∩·tj=?.因?yàn)镸[B>M′，可以推出M[ti>M′或M[tj>M′，其中：·ti=·tj={pi}且{pi}?M，ti·=tj·={pj}，M′=M-{pi}+{pj}.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P={pi}，tj·=ti·+tj·-P={pj}，又因?yàn)閧pi}?M，故可以推出在情態(tài)M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M″，其中：M″={pj}=M′，推出M[B′>M′.

Fig. 8 Rule 3: concurrency block extraction圖8 規(guī)則3：并發(fā)塊的抽取

2) 由圖7(b)中的2)可知，變遷ti為瞬時(shí)變遷而tj為通信變遷且選擇執(zhí)行，滿足ti·∩·tj=?.因?yàn)镸[B>M′，可以推出M[ti>M′或M[tj>M′，其中：·tj?M，tj·={pj}+E，E表示通信變遷tj的外部環(huán)境輸入情態(tài)集.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P={pi}+·tj=·tj，tj·=ti·+tj·-P=tj·，又因?yàn)椤j?M，故可以推出在情態(tài)M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M″，其中：M″=tj·=M′，推出M[B′>M′.

證畢.

定理2結(jié)論表明，由于抽取前后保持接口一致性，故應(yīng)用規(guī)則2對(duì)選擇塊進(jìn)行抽取時(shí)，不用考慮業(yè)務(wù)過(guò)程模型組合的上下文，抽取后也不用進(jìn)行組合正確性驗(yàn)證.

規(guī)則3. 設(shè)BPM=(IV,PV,fco,OF)是一個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型，B為一個(gè)并發(fā)塊，抽取并發(fā)塊后得到的業(yè)務(wù)過(guò)程為BPM′=(IV′,PV,fco,OF)，其中：

1) 若B為圖4(a)所示的并發(fā)塊，則抽取并發(fā)塊的過(guò)程如圖8(a)所示，抽取后得到圖8(a)中的1′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

①I(mǎi)V′.P=IV.P-{pi,pk}；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(tk,pi),(pi,ti),(ti,pk),(pk,tl)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

2) 若B為圖4(b)所示的并發(fā)塊，則抽取并發(fā)塊的過(guò)程如圖8(b)所示，抽取后得到圖8(b)中的2′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

①I(mǎi)V′.P=IV.P-{pj,pl}；

②IV′.T=IV.T-{tj}；

③IV′.F=IV.F-{(tk,pj),(pj,tj),(tj,pl),(pl,tl)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

3) 若B為圖4(c)所示的并發(fā)塊，抽取前后保持不變.

定理3. 設(shè)BPM是一個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型，B為一個(gè)并發(fā)塊，應(yīng)用規(guī)則3抽取并發(fā)塊B為B′且得到的業(yè)務(wù)過(guò)程為BPM′，如果M[B>M′，則M[B′>M′， 其中：M,M′∈R(Ms).

證明. 1)由圖8(a)中的1)可知，變遷ti和tj均為瞬時(shí)變遷且并發(fā)執(zhí)行，滿足ti·∩·tj=?.因?yàn)镸[B>M′，可以推出M[{ti,tj}>M′，其中：·ti+·tj?M，M′=M-ti·-tj·=M-{pk}-{pl}.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P={pi}+{pj}，tj·=ti·+tj·-P={pk}+{pl}，又因?yàn)閧pi}+{pj}?M，故可以推出在情態(tài)M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M″，其中：M″={pi}+{pj}=M′，推出M[B′>M′.

2) 由圖8(b)中的2)可知，變遷tj為瞬時(shí)變遷，ti為通信變遷且并發(fā)執(zhí)行，滿足ti·∩·tj=?.因?yàn)镸[B>M′，可以推出M[{ti,tj}>M′，其中：·ti+·tj=({pi}+E)+{pj}?M，M′=M-·ti-·tj+ti·+tj·，E表示通信變遷ti的外部環(huán)境輸入情態(tài)集.又由定義9可知，合并后·ti=·ti+·tj-P=({pi}+E)+{pj}，ti·=ti·+tj·-P=ti·+tj·，又因?yàn)?{pi}+E)+{pj}?M，故可以推出在情態(tài)M下，合并后變遷ti是使能的，即滿足M[tj>M″，其中：M″=M-(·ti+·tj)+(ti·+tj·)=M′，推出M[B′>M′.

證畢.

定理3結(jié)論表明，由于抽取前后保持接口一致性，故應(yīng)用規(guī)則3對(duì)并發(fā)塊進(jìn)行抽取時(shí)，不用考慮業(yè)務(wù)過(guò)程模型組合的上下文，抽取后也不用進(jìn)行組合正確性驗(yàn)證.

規(guī)則4. 設(shè)BPM=(IV,PV,fco,OF)是一個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型，B為一個(gè)迭代塊，抽取迭代塊后得到的業(yè)務(wù)過(guò)程為BPM′=(IV′,PV,fco,OF)，其中：

1) 若B為圖5(a)所示的迭代塊，則抽取迭代塊的過(guò)程如圖9(a)所示，抽取后得到圖9(a)中的1′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

①I(mǎi)V′.P=IV.P；

②IV′.T=IV.T-{tj}；

③IV′.F=IV.F-{(pi,tj),(tj,pj)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

2) 若B為圖5(b)所示的迭代塊，則抽取迭代塊的過(guò)程如圖9(b)所示，抽取后得到圖9(b)中的2′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

3) 若B為圖5(c)所示的迭代塊，則抽取迭代塊的過(guò)程如圖9(c)所示，抽取后得到圖9(c)中的3′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

Fig. 9 Rule 4: iteration block extraction圖9 規(guī)則4：迭代塊的抽取

4) 若B為圖5(d)所示的迭代塊，則抽取迭代塊的過(guò)程如圖9(d)所示，抽取后得到圖9(d)中的4′)所示的業(yè)務(wù)過(guò)程，BPM′中：

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

定理4. 設(shè)BPM是一個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型，B為一個(gè)迭代塊，應(yīng)用規(guī)則4抽取迭代塊B為B′且得到的業(yè)務(wù)過(guò)程為BPM′，如果M[B>M′，則M[B′>M′，其中：M,M′∈R(Ms).

證明. 由于每個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖都滿足合理性的定義，故可知迭代塊中的迭代次數(shù)必須是確定的.不失一般性，我們?cè)O(shè)迭代次數(shù)為n.

1) 由圖9(a)中的1)可知，變遷ti和tj是瞬時(shí)變遷，且迭代次數(shù)是確定的,所以可將n次迭代用n個(gè)順序塊順序組合來(lái)表示.在每一個(gè)塊中，變遷ti和tj是順序執(zhí)行的.第n個(gè)順序塊與變遷ti相連接，而變遷ti連接到庫(kù)所pj.從而可以重復(fù)運(yùn)用圖6(a)所示的抽取過(guò)程，經(jīng)過(guò)n×n次合并后得到圖9(a)中的1′)所示抽取結(jié)果，滿足M[B′>M′.

2) 由圖9(b)中的2)可知，變遷ti是通信變遷，tj是瞬時(shí)變遷，且迭代次數(shù)是確定的.同樣可將n次迭代用n個(gè)順序塊順序組合來(lái)表示，在每一個(gè)塊中，變遷ti和tj是順序執(zhí)行的.第n個(gè)順序塊與第n+1個(gè)ti相連接，而第n+1個(gè)ti連接到庫(kù)所pj.從而可以重復(fù)運(yùn)用圖6(b)所示的抽取過(guò)程，經(jīng)過(guò)n×n次合并后得到圖9(b)中的2′)所示抽取結(jié)果，滿足M[B′>M′.

3) 證明過(guò)程與2)類似，只是重復(fù)運(yùn)用圖6(c)所示的抽取過(guò)程.

4) 證明過(guò)程與2)類似，只是重復(fù)運(yùn)用圖6(d)所示的抽取過(guò)程.

證畢.

定理4結(jié)論表明，由于抽取前后保持接口一致性，故應(yīng)用規(guī)則4對(duì)迭代塊進(jìn)行抽取時(shí)，不用考慮業(yè)務(wù)過(guò)程模型組合的上下文，抽取后也不用進(jìn)行組合正確性驗(yàn)證.

需要指出的是，本節(jié)討論的4種抽取規(guī)則均只考慮了含有2個(gè)活動(dòng)的流程片段.事實(shí)上，對(duì)于一個(gè)包含在業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖中的流程片段而言，若其含有圖2～圖5所示的任意一種結(jié)構(gòu)片段就可以組合或重復(fù)多次使用規(guī)則1～規(guī)則4對(duì)其進(jìn)行抽取.由于業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖是自由選擇網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因而組合或重復(fù)運(yùn)用規(guī)則1～規(guī)則4能夠有效地對(duì)含有多個(gè)任務(wù)的順序塊、多路選擇塊、多路并發(fā)塊和多路循環(huán)塊進(jìn)行抽取.

4 實(shí)例研究

4.1 實(shí)例說(shuō)明

為說(shuō)明本文所提出方法在建模和分析時(shí)的有效性，本節(jié)以協(xié)同制造中一個(gè)簡(jiǎn)化的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)為例來(lái)對(duì)其進(jìn)行建模，并與屬于該方法內(nèi)的代表性文獻(xiàn)[7,11,15-16]進(jìn)行對(duì)比分析.該供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中包括客戶Customer、生產(chǎn)商Producter及供應(yīng)商Supplier這3個(gè)業(yè)務(wù)伙伴，客戶首先向生產(chǎn)商發(fā)送訂單(send_order_c)，生產(chǎn)商在接收客戶發(fā)來(lái)的訂單后(rec_order_c)，它就向供應(yīng)商發(fā)送訂單(send_order_p)并通知客戶(notify)訂單已經(jīng)在處理中，然后生產(chǎn)商從供應(yīng)商處收貨(rec_dely_p),接著就將產(chǎn)品和發(fā)票依次發(fā)送至客戶(send_dely_c，send_invoice)，客戶在收到生產(chǎn)商發(fā)來(lái)的產(chǎn)品和發(fā)票后(rec_dely_c，rec_invoice)就向生產(chǎn)商付款(pay)，生產(chǎn)商在收到客戶發(fā)來(lái)的款項(xiàng)后表示一次業(yè)務(wù)活動(dòng)完成.而供應(yīng)商在收到供應(yīng)商發(fā)來(lái)的訂單后(rec_order_p)，它對(duì)訂單進(jìn)行處理并檢查生產(chǎn)的產(chǎn)品是否合格(produce_p，check_p)，如果合格(OK_p)就向生產(chǎn)商發(fā)送產(chǎn)品(send_dely_p)，如果不合格就重新生產(chǎn).其客戶、生產(chǎn)商及供應(yīng)商所對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)過(guò)程模型如圖10所示，其中：黑色的變遷表示需要與外部進(jìn)行交互才能完成的活動(dòng)，白色的變遷表示業(yè)務(wù)過(guò)程內(nèi)部的活動(dòng)，粗線表示不同組織活動(dòng)間基于消息的通信.

Fig. 10 Supply chain network business process model圖10 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)過(guò)程模型

4.2 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)建模

針對(duì)圖10中客戶、生產(chǎn)商及供應(yīng)商所對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)過(guò)程模型，首先應(yīng)用本文所提出的方法對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型進(jìn)行抽取得到其各自的公共過(guò)程，然后應(yīng)用文獻(xiàn)[7]中的方法對(duì)抽取后的公共過(guò)程進(jìn)行建模，得到的業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型如圖11所示，稱為模型1，記為Model 1.

文獻(xiàn)[7]是業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同領(lǐng)域內(nèi)一篇比較經(jīng)典的文獻(xiàn)，后續(xù)的許多相關(guān)工作都是以此為基礎(chǔ)而展開(kāi)的，選擇它作為對(duì)比具有代表性，而為了體現(xiàn)當(dāng)前的研究趨勢(shì)，另外選擇文獻(xiàn)[15].文獻(xiàn)[15]作為最新的研究成果，文中所用的建模方法受文獻(xiàn)[7]的影響，在整體思路上與文獻(xiàn)[7]基本保持一致.所以，本文將文獻(xiàn)[7,15]作為一個(gè)整體與本文方法進(jìn)行對(duì)比.應(yīng)用文獻(xiàn)[7,15]中的方法來(lái)構(gòu)建的業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型如圖12所示，稱為模型2，記為Model 2.

而文獻(xiàn)[11,16]中考慮了對(duì)公共過(guò)程的抽取，故在本文中，我們首先應(yīng)用文獻(xiàn)[11,16]中所提出的方法對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程模型進(jìn)行抽取得到各自的公共過(guò)程，然后再應(yīng)用文獻(xiàn)[7]中的方法對(duì)抽取后的公共過(guò)程進(jìn)行建模，建立的業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型如圖13所示，稱為模型3，記為Model 3.

Fig. 11 Model 1圖11 模型1

Fig. 12 Model 2圖12 模型2

Fig. 13 Model 3圖13 模型3

4.3 模型定量分析

針對(duì)由本文方法以及文獻(xiàn)[7,11,15-16]中的方法所構(gòu)建的3類模型，我們從構(gòu)建后模型的分析效率及構(gòu)建模型時(shí)的建模效率這2個(gè)方面來(lái)對(duì)其進(jìn)行定量地分析.

具體來(lái)說(shuō)，本文采用模型驗(yàn)證這種形式驗(yàn)證技術(shù)作為其形式分析的方法.模型驗(yàn)證技術(shù)的基本思想是：將待驗(yàn)證的系統(tǒng)表示為一個(gè)狀態(tài)遷移模型M，需驗(yàn)證的性質(zhì)用時(shí)序邏輯公式φ表示，進(jìn)而就可以將“系統(tǒng)是否滿足所期望的性質(zhì)”轉(zhuǎn)化為“M是否滿足公式φ，即Mφ”.由于模型驗(yàn)證的效率及時(shí)間由狀態(tài)遷移模型M的狀態(tài)空間決定，進(jìn)而采用文獻(xiàn)[21]中的評(píng)估指標(biāo)：可達(dá)狀態(tài)(reachable state)、有效遷移(fair transition)及系統(tǒng)直徑(system diameter)來(lái)對(duì)上述3類模型進(jìn)行對(duì)比.系統(tǒng)直徑即搜索深度，表示從初始狀態(tài)到最遠(yuǎn)可達(dá)狀態(tài)之間的距離；可達(dá)狀態(tài)和有效遷移的數(shù)量則反映了系統(tǒng)狀態(tài)空間規(guī)模的大小，直接影響模型驗(yàn)證的效率[21].需要指出的是，此處的M是指由業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型(如模型1、模型2或者模型3)生成的可達(dá)圖，如何生成Petri網(wǎng)的可達(dá)圖已有成熟算法可供參考，限于篇幅，在此不再贅述；而性質(zhì)φ是用來(lái)表示正確性標(biāo)準(zhǔn)(如合理性等)的時(shí)序邏輯公式，本文主要考慮可能影響形式驗(yàn)證效率的因素，對(duì)于如何使用模型檢測(cè)技術(shù)來(lái)驗(yàn)證業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型的正確性是下一步的工作.

圖14為上述3類模型在構(gòu)建后模型的分析效率上的對(duì)比圖.從圖14可以看出，模型2的可達(dá)狀態(tài)、有效遷移及系統(tǒng)直徑均大于模型1和模型3，而模型1和模型3在可達(dá)狀態(tài)、有效遷移及系統(tǒng)直徑3個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)相同.從而，我們就可以得出如下結(jié)論：從構(gòu)建后模型的分析效率來(lái)看，由于文獻(xiàn)[7,15]沒(méi)有考慮從私有過(guò)程中抽取公共過(guò)程以構(gòu)建協(xié)同過(guò)程，從而導(dǎo)致最終構(gòu)建的協(xié)同模型的形式分析效率(以可達(dá)狀態(tài)、有效遷移及系統(tǒng)直徑來(lái)表示)遠(yuǎn)低于本文方法和文獻(xiàn)[11,16]中所提出的方法；同時(shí)，由于文獻(xiàn)[11,16]中所提出的方法考慮了從私有過(guò)程中抽取公共過(guò)程以構(gòu)建協(xié)同模型，從而使得根據(jù)該方法構(gòu)建的協(xié)同模型的形式分析效率與本文方法相同.

Fig. 14 Comparison of model analysis efficiency圖14 模型分析效率比較

Fig. 15 Comparison of modeling efficiency圖15 模型建模效率比較

圖15為根據(jù)本文方法和文獻(xiàn)[7,11,15-16]中方法在構(gòu)建上述3類模型時(shí)建模效率上的對(duì)比圖.從圖15中可以看出，模型3的可達(dá)狀態(tài)、有效遷移及系統(tǒng)直徑均大于模型1和模型2，而模型1和模型2在可達(dá)狀態(tài)、有效遷移及系統(tǒng)直徑3個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)相同.從而，我們就可以得出如下結(jié)論：從構(gòu)建協(xié)同模型時(shí)的建模效率來(lái)看，雖然文獻(xiàn)[11,16]考慮了從私有過(guò)程中抽取公共過(guò)程，得到的模型3與模型1完全相同.但是并沒(méi)有從理論上證明這種抽取是上下文無(wú)關(guān)的，從而導(dǎo)致了在構(gòu)建業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同模型的過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)3次組合正確性驗(yàn)證(因?yàn)樾枰?jīng)過(guò)順序抽取和循環(huán)抽取后才得到模型3)，而本文方法中的每一次抽取都是上下文無(wú)關(guān)的，故只需要對(duì)初始模型(即模型2)經(jīng)過(guò)一次組合正確性驗(yàn)證即可，進(jìn)而使得其建模的代價(jià)(以可達(dá)狀態(tài)、有效遷移及系統(tǒng)直徑來(lái)表示)遠(yuǎn)小于文獻(xiàn)[11,16]中所提出的方法.同時(shí)，雖然文獻(xiàn)[7,15]中所提出的方法與本文的方法在建模代價(jià)上表現(xiàn)相同，但是從最終構(gòu)建的協(xié)同模型來(lái)看，其與建模協(xié)同模型時(shí)需考慮保護(hù)組織隱身的原則相違背，導(dǎo)致其最終協(xié)同模型的分析效率遠(yuǎn)高于本文所提出的方法.

綜合上述分析可知：相比文獻(xiàn)[7,11,15-16]中的方法，在考慮隱身保護(hù)原則的情況下，本文所提出的方法能夠更加有效地提高業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同建模與分析的效率，減少驗(yàn)證的時(shí)間.

5 總 結(jié)

針對(duì)于從私有過(guò)程中抽取公共過(guò)程以構(gòu)建業(yè)務(wù)過(guò)程協(xié)同，本文綜合考慮了業(yè)務(wù)過(guò)程與外界交互環(huán)境之間的異步通信對(duì)協(xié)同的影響，首先將業(yè)務(wù)過(guò)程模型(私有過(guò)程)內(nèi)部視圖抽象為4種基本塊：順序塊、選擇塊、并發(fā)塊及迭代塊.通過(guò)對(duì)這4種基本塊進(jìn)行分析，提出了各自的抽取規(guī)則集以獲得公共過(guò)程，基于異步消息通信證明了這些規(guī)則集能夠確保協(xié)同中接口一致性.相對(duì)于已有的工作，在考慮隱私保護(hù)原則的情況下，本文的工作能夠更加有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程模型的建模和分析.

未來(lái)工作主要針對(duì)于以下3個(gè)方面的問(wèn)題進(jìn)行研究：1)鑒于本文方法只能保證了詞法(基本塊類型)上的完備性，如何確保句法(流程片段)和語(yǔ)義(協(xié)作流程行為)上的完備性是下一步深入研究的內(nèi)容之一；2)限于篇幅，文中僅用一個(gè)簡(jiǎn)化的供應(yīng)鏈模型來(lái)說(shuō)明本文方法的可行性，下一步工作可采用更多實(shí)際例子和實(shí)驗(yàn)來(lái)闡述本文提出的方法的有效性和普遍性；3)本文的工作建立的假設(shè)前提是業(yè)務(wù)過(guò)程模型內(nèi)部視圖為合理定義的自由選擇網(wǎng).因而，本文所提出的抽取規(guī)則集能夠?qū)λ械臉I(yè)務(wù)過(guò)程模型保持完備.然而，現(xiàn)實(shí)中所需建模的業(yè)務(wù)過(guò)程可能并不滿足這種假設(shè)前提.因此，本文中所提出的方法雖然保持了抽取的完備性，相對(duì)已有的工作能夠更加有效地建模和分析，但這是以犧牲其建模能力為代價(jià)的.因此，下一步的工作考慮放松這種限制，使本文的方法具有普遍適用性.

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Mo Qi, born in 1986. PhD, lecturer. His main research interests include business process management and software engineering.

Dai Fei, born in 1982. PhD, associate professor. His main research interests include business process management and software engineering.

Zhu Rui, born in 1987. PhD, lecturer. His main research interests include software process and process mining.

Da Jian, born in 1979. Master. His main research interests include software engineering.

Lin Leilei, born in 1989. PhD candidate. His main research interests include software process and software engineering.

Li Tong, born in 1963. PhD, professor, PhD supervisor. His main research interests include software process and software engineering.

Xie Zhongwen, born in 1982. PhD, lecturer. His main research interests include software process and software engineering.

Zheng Ming, born in 1992. PhD candidate. His main research interests include software engineering.

An Approach to Extract Public Process From Private Process for Building Business Collaboration

Mo Qi1,3, Dai Fei2,3, Zhu Rui1,3, Da Jian1,4, Lin Leilei1, Li Tong1,3, Xie Zhongwen1,3, and Zheng Ming1

1(SchoolofSoftware,YunnanUniversity,Kunming650091)2(SchoolofBigDataandIntelligentEngineering,SouthwestForestryUniversity,Kunming650091)3(KeyLaboratoryofSoftwareEngineeringofYunnanProvince(YunnanUniversity),Kunming650091)4(DepartmentofInformationEngineering,Huai’anOpenUniversity,Huai’an,Jiangsu223001)

Organizations are permitted to communicate, interact and cooperate among them by business process collaboration to achieve specific business objectives. In order to ensure the correctness and consistency of the implementation, we need to model and analyze the business process collaboration. On the problem about building the business process collaboration of exacting the public process (the collaborative process of organizations) from the private process(the complete process of organizations), first of all, the business process model is defined to represent the private process of organizations, and the model is made up by internal views and public views, and also the internal view is free choose net; secondly, the business process modeling needs to be abstracted into four basic blocks, i.e., sequence block, selection block, concurrency block and iteration block. Their respective extraction rules are put forward to obtain the public process of organizations based on the four basic blocks. And theoretically we prove that these rules can ensure interface consistency, and thus ensuring that each extraction is context-free. Our approach is validated through the modeling for supply chain in collaborative manufacture and comparing with the current typical work, and the analysis results show that: relative to the existing work, under the condition of considering the privacy protection principles, we can model and analyze the business process collaboration more effectively.

business process collaboration; asynchronous message communication; business process model; basic block; extraction rules; interface consistency

2016-10-24；

2017-02-06

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61462095,61702442,61662085,61379032)；云南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2016FB102)；云南省軟件工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金面上項(xiàng)目(2017SE201)；云南省中青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人(C6143002) This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (61462095, 61702442, 61662085, 61379032), the Yunnan Provincial Natural Science Foundation of China (2016FB102), the Open Foundation of Key Laboratory in Software Engineering of Yunnan Province (2017SE201), and the Young Academic and Technical Leaders of Yunnan Province (C6143002).

代飛(59671019@qq.com)

TP311.5