（计算机软件与理论专业论文）基于petri网的报社稿件管理系统建模与实现.pdf

摘要 摘要 在计算机技术和互联网技术飞速发展的今天，网络已经成为我们获取信息与文化资 源的主要途径。目前，网络应用技术已经普及到了社会的各个行业，甚至在一些信息行 业中没有计算机网络就无法正常从事工作，就连人们同常生活中的报刊、杂志也渐渐地 被网络杂志、网络新闻所取代。通过网络征集获取信息已经成为新闻媒体稿件来源的一 个主要途径，与之而来的是有待处理的巨量的稿源信息，这使得报社在对稿件的数字化、 集成化管理方面的需求尤为迫切。 p e t r i 网作为网络建模和分析工具近几年被广泛应用于中、小型的办公自动化系统， 本文主要就报社稿件管理系统的建模与实现展开研究，首先对p e t r i 网的基本理论、工 作流技术、a s p 语言和数据库等技术进行了阐述，其次对系统的功能需求和模块体系结 构进行了分析，然后结合p e t r i 网理论和工作流技术对稿件管理系统进行建模，最后设 计出了基于p e t r i 网建模的报社稿件管理系统。 该系统设置了三级用户，每级用户拥有对系统操作的不同权限，此权限由系统管理 员来管理和分配。用户登录后可进行在线投稿、查询稿件状态、评审费查询、版面费查 询、收录查询等操作；拥有稿件审核权限的编辑用户登录后可进行稿件评阅、审核、存 稿、退稿等操作；系统管理员登录后可对报社的所有稿件和系统用户的资料进行管理， 同时可对收稿信息、评审费、评审结果、版面费等信息进行处理。 基于p e t r i 网的报社稿件管理系统的设计与实现，在一定程度上满足了互联网下报 社的稿件投递、审核、保存、发布等多种要求，使报社能更好的开发其业务流程，完善 稿件的数字化和模块化管理，既解决了稿源扩展问题，又对稿件进行了科学规范的管理， 进而有效的推进了报社的信息化建设。 关键字：p e t r i 网；建模；稿件管理；审核；自动化 a b s t i d c t m o d e l i n ga n di m p l e m e n t i o no f t h en e w s p a p e ro f f i c em a n u s c r i p t m a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do n p e t r in e t a b s t r a c t t h e c o m p u t e rt e c h n i q u ei sd e v e l o p i n gs of a s tt h a tt h en e t w o r kh a sb e c o m e t h em a i np a t h t h o u g hw h i c hw eo b t a i ni n f o r m a t i o na n dc u l t u r a lr e s o u r c e s t h en e t w o r kh a sb e e nw i d e l y a v a i l a b l et oe v e r yp r o f e s s i o na n ds o m ei n f o r m a t i o ni n d u s t r yc a n n o tr u ns m o o t h l yw i t h o u t n e t w o r k n e w s p a p e r sa n dm a g a z i n e si np e o p l e sd a i l yl i f e a l s oa r eg r a d u a l l yr e p l a c eb y n e t w o r km a g a z i n ea n dt h en e t w o r kn e w s t h ep e t r in e tw i d e l yi sa p p l i e da st h en e t w o r km o d e l l i n ga n dt h ea n a l y s i st o o li nm e d i u m o rs m a l lo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mi nr e c e n ty e a r s t h i sa r t i c l em a i n l yl a u n c h e st h er e s e a r c ho n n e w s p a p e ro f f i c e sm a n u s c r i p tm a n a g e m e n ts y s t e mm a n a g e m e n ts y s t e m se s t a b l i s h m e n t ，f i r s t ， e l a b o r a t e st e c h n o l o g i e sa n dt h e o r yo fp e t a ln e t ，w o r k f l o wt e c h n o l o g y , a s pl a n g u a g ea n d d a t a b a s e ；n e x t ，h a sc a r d e do nt h ea n a l y s i st os y s t e m sf u n c t i o na n ds t r u c t u r e ；t h e n ，c a r r i e so n t h em o d e l l i n gt ot h em a n u s c r i p tm a n a g e m e n ts y s t e m ；f i n a l l y , d e s i g n e db a s e do nt h ep e t r in e t m o d e l l i n gn e w s p a p e ro f f i c em a n u s c r i p tm a n a g e m e n ts y s t e mm a n a g e m e n ts y s t e m t h es y s t e me s t a b l i s h e dt h i r d - c l a s sc u s t o m e r , c u s t o m e r so fe a c hc l a s so w n e dt h ed i f f e r e n t l e g a lp o w e rt om a n a g e rt h es y s t e ma n dc u s t o m e r so fa d m i n i s t r a t o r - c l a s so w nt h ep o w e rt o m a n a g e rt h es y s t e m a f t e rc u s t o m e r sl o gi n , m e yc a nc o n t r i b u t eo n - l i n ea n di n q u i r et h e s i t u a t i o no ft h em a n u s c r i p ti n c l u d i n gi n q u i r i n gf e eo fe x a m i n i n gm a n u s c r i p t ，f e eo ft h es p a c e o fap a g ea n df e eo fe m b o d y i n gt h er e g i s t e rm a n u s c r i p t a f t e re x p e r t se x a m i n et h em a n u s c r i p t o n l i n e ，p e r i o d i c a la d m i n i s t r a t o rl o gi na n dm a n g e rt h ea r t i c l e si nt h ep e r i o d i c a l ，m a n a g e rt h e l i s to fe x p e r t s ，h a n d l en e wa r t i c l e st ot h e e x p e r t s ，d e a lw i t hi n f o r m a t i o no fa c c e p t i n g m a n u s c r i p t s ，r e c e i v ef e eo fa u d i t i n gm a n u s c r i p ta n df e eo ft h es p a c eo f ap a g ea n ds oo n t h i ss y s t e m sd e s i g na n dr e a l i z e sh a ss a t i s f i e dn e w s p a p e ro f f i c e sr o u t i n ew o r kr e q u e s t ， e n a b l e st h en e w s p a p e ro f f i c et ob e u e r m a n u s c r i p td i g i t i z e dm a n a g e m e n t ，e f f e c t i v e l ya d v a n c e s n e w s p a p e ro f f i c e si n f o r m a t i o n i z a t i o nc o n s t r u c t i o n k e yw o r d s ：p e t r in e t ； m o d e l i n g ；m a n u s c r i p tm a n a g e m e n t ； v e r i f y ；a u t o m a t i z a t i o n i i 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。 本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研 究所等机构将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库或其它 相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：0 甚：堡 指导教师签名： 2 7 年月d 日加7 年多月j ) 日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者签名：涨1 ； 2 矽年 石月向日 西北大学硕十学位论文 1 1 研究背景、目的及意义 第一章绪论 报社作为新闻媒体机构，在社会信息的传播以及对舆论导向上起着举足轻重的作 用。随着2 0 世纪计算机网络的飞速发展，办公自动化以及网络办公的在各个行业的普 及，传统的报社管理制度已经很难适应新的发展要求。随着报社业务的增加，随之而来 的是巨量的等待审核的稿件，对于这些稿件的报送、逐级审核、发表需要耗费大量的人 力和物力，在时间就是效率的今天，对报社间接的经济损失是无法估量的。 如何有效地对报社的稿件进行科学的管理，使稿件的审核程序自动化，实现稿件的 数字化、结构化，使稿件得到充分合理的利用，这是当前报社行业亟需解决的问题。目 前在一些信息行业中没有计算机网络就无法正常从事工作，就连人们同常生活中报刊、 杂志也渐渐地被网络杂志、网络新闻取代。为满足报社稿件的日常管理工作，本文在p e t r i 网的基础上对报社稿件审核工作流程进行建模，设计和实现了报社稿件管理系统。 在利用互联网办公的众多技术中，w e b 技术采用浏览器和超文本链接，得到了很多 人的青睐。同时，w e b 技术也的到了众多计算机应用系统开发者的认真研究，形成了一 系列基于w e b 技术的计算机应用系统。在数据库应用领域，w e b 技术为网络数据库应 用系统提供了一种全新的应用模式。将w e b 技术与数据库技术相结合，使得w e b 技术 与数据库技术都发生了质的变化。由于数据库技术的支撑，w e b 页面由静态网页发展成 为动态网页，数据库应用系统实现了数据环境和应用环境的分离，使得客户端用相对统 一的浏览器实现跨平台的零客户端应用。 虽然w e b 应用的开发已成为i n t e m e t 时代的主流应用，但仍然缺乏规范、有效的方 法，常常依赖开发者的喜好和习惯，随着w e b 应用的规模和复杂程度的增加，即席的、 依赖程序员个人能力的开发方式己经不能适应大规模w e b 应用开发的需要。于是软件 工程专家提出了w e b 工程的概念，认为w 曲应用的开发仍然需要经过分析、设计、实 现和维护的生命周期，借用软件开发领域中成熟的方法和技术具有十分重要的意义。但 是，由于w e b 应用的特殊性，需要对软件开发中的方法与技术进行裁减并注入新的内 容。这个时候就引进了系统建模，基于p e t r i 网的系统建模是近年发展起来的技术，通 过基于p e t r i 网结合工作流建模技术己成功地运用到图书馆、医院、保险公司、银行等 行业。 第一章相关概念及原理 1 2 国内外研究现状 1 9 9 4 年，在互联网上只有4 0 0 种电子期刊，到1 9 9 8 年电子期刊则达到1 万多种。期刊 系统的发展一日千里，网络成为广大科技工作者进入科学殿堂的通行证。近年来国内部 分学术期刊陆续建起了有特色化信息和功能服务的独立网站。一个完善的编辑部网站是 现代化学术期刊的一个必备的标志性组成部分，各期刊编辑部开发网络资源已经成为必 然趋势。 我国自1 9 9 9 年先后开通清华同方的“中国期刊网”、中信所万方数据公司的“数字 化期刊群”、西南重庆的“维普中文科技期刊”等大型期刊网站，但报刊自建网站却很 少。目前报刊网络建设尚处于初级阶段，但因其有传统印刷媒体无法比拟的优势，发展 前景不可估量。期刊网络的建设将使期刊原有的表现形式、表现内容、经营方式以及经 营环境得到更大的发展与改善。通过对报刊网站的现状调查、分析及报刊网站的建设体 会，报刊要重视自建网站，以扩大影响。 本文设计的报社稿件管理系统的基础是基于p e t r i 网的工作流建模。p e t r i 网不仅具有 可视化的描述特点，同时还提供完善的分析工具【l 】。高级p e t r i 网能够进一步提供简洁的 系统描述，能够对数据控制流，触发条件动作，多样化的系统资源进行建模，其模拟 能力已经广泛用于工作流的模拟【2 1 、模糊p e t r i 网( f u z z yp e t r i n e t s ) 、o b j e c tp e t r in e t 等。 但是随着p e t r i 网模型的描述能力越强，性质分析就越困难。动态系统行为的复杂性导致 p e t r i 网分析的高度复杂，这也影响了p e t r i 网在实际中的应用。为此，研究人员一方面不 断充实和发展p e t r i 网的抽象能力和描述能力，从c e 网，经过p t 网直到p 胛网及有色网； 另一方面，对于复杂的系统，从基于p e t r i 网的结构分析理论入手，研究网的合成与分解 理论。 p e t r i 网由p l a c e s ( 库所) ，t r a n s i t i o n s ( 变迁) 和f l o wr e l m i o n ( 流关系) 这三个结 构组成。p l a c e s 用一个圆圈来代表，表示当系统迁移时的状态或条件，t r a n s i t i o n s 用条 目或方块表示的，用来描述可能改变系统状态的事件。p l a c e s 和t r a n s i t i o n s 之间的关系 用f l o wr e l m i o n 的集合表示。f l o wr e l m i o n 是指用于连接p l a c e s 和t r a n s i t i o n 单向的连线， 两种相同结构不可以相连。系统的动态的行为可以表示为t o k e n s ( 托肯) 。在图形中用一 个黑色的点来表示。可以参照，p e t r i 网的公式定义：p e t r i 网是一个四元组n = ， 其中p = p i ：i = l ，l a l 是p l a c e s 的有限集，t = ( t j ：j = l ，i t l ) 是t r a n s i t i o n s 的有限集。p e t r i 网在许多领域的建模中取得令人瞩目的成果，把p e t r i 网用于模型管理和建模支持一定 2 西北大学硕十学位论文 会有广阔前景，因为它可克服基于图形建模方式的缺陷，而保持它们的优点。 自从p e t r i 网问世以来，有关p e t r i 网的性质的研究就直非常的活跃。现己被广泛研 究的p e t r i 网的性质包括活性、活性单调性、有界性、s i p h o n 、陷阱( t r a p ) 、s i n v a r i a n t 、 t i n v a r i a n t l 3 】等。其中活性和活性有界性是p e t r i 网分析中的重要行为特征，活性反映了被 描述系统的无死锁性，有界性保证了系统的无溢出。对于一般的p e t r i 网系统，有关这些 性质的判定非常困难，此类算法的复杂度往往是指数级的，对于大一点的系统往往不实 用。如何去寻找对网的性质的判定的多项式时间的算法的各种研究一直非常活跃，其探 索过程也相当的艰苦。现已得到的对一些有限定的某些网类己经证实其相应系统的活性 和有界性的多项式判定算法确实存在。这些算法涉及至u p e t f i 网系统的活性与该网的不变 特性密切相连，有几个概念在基于结构分析技术的研究过程中一直扮演着重要的角色， s i p h o n 、陷阱( t r a p ) 和不变( i n v a r i a n t s ) 。s i p h o n 是这样一些库所集合，它们一旦不被标识 就一直不被标识，而陷阱一旦被标识将永远标识，s 不变既是s i p h o n 也是陷阱。 在研究p e t r i 网的性质过程中，探索的脚步首先从标识图( m a r k e dg r a p h ，简称m g ) 和状态机( s t a t em a c h i n e ，简称s m ) 开始，并得到了比较理想的结果【4 j ：s m 是活的当且仅 当它是强联通且被标识的；m g 是活的当且仅当其每个有向回路中至少有一个被初始标 识标识。但m g 与s m 所代表的系统是很简单的子类，描述的问题一般比较简单，所以它 的应用范围及其有限。1 9 7 2 年，h a c k 在他的硕士论文中定义了自由选择网( f r e ec h o i c e n e t s ，简称f c 网) ，f c 是包含m g 和s m 的子类。并给出了f c 网活的充分必要条件：一个 f c 网是活的当且仅当它的每个( 极小) 非空s i p h o n 含有一个被标识的陷阱( 在p e t r i 网的结 构分析技术中，称作为s t 0 条件) 。一个f c 网是有界的当且仅当网被强连通的s 分支覆盖 且每个s 一分支的标识有限。一个活的且有界的f c 网满足活性单调性。b e s t 证明了：一个 活的且安全的f c 网具有家态。当网人把f c 网的性质扩展到更大的子类：非对称选择网 ( a s y m m e t r i cc h o i c en e t s ，简称a c 网) ，在f c 网上成立的很多充分必要性质在a c 网上不 存在了。于是，至上世纪9 0 年代初期到目前，以a c 网为轴心的的研究是结构分析技术 的主要内容。 在这些研究过程中，活性、单调性和有界性等描述的是网的动态行为，而结构活性 单调性、结构有界、结构公平和同步距离( s y n c h r o n i cd i s t a n c e ) 描述的是网的静态结构， 其中联系动态行为和静态结构的桥梁是什么? 在研究过程中发现，由于不变可以描述系 统的动态行为；不变的求解可以通过网的关联矩阵( i n c i d e n c em a t r i x ) ，即通过网的静态 结构来实现。是否不变即是我们所追求的桥梁? 在此猜想的激励下，我们对不变作了一 3 第一章相关概念及原理 些较深入的研究。我们想知道，当仅知道网的静态结构，是否可以判定网的结构活性； 在结构活的基础上，如何去寻找那些初始标识使得网所对应的系统是活的。同时，在探 索过程中，有一类网引起了我们极大的兴趣：自控网( c y b e r - n e t s ) 。自控网是一种自修正 系统，主要用于并发系统中的程序规范以及工业控制中的数学建模等领域。而p e t r i 网本 身并不具有自修正性。要反映对象的这些特征，常常需要加以许多的外部控制，导致整 个网的模型显的更为复杂。这正是自控网的长处所在。但是由于自控网的非线性，使得 它无法直接套用p e t r i 网中一些已有的分析方法。 经过4 0 多年的发展，p e t r i 网( p e t r in e t ) 已成为描述物理世界的异步并发现象并揭 示其可计算规律的重要理论和成熟模型。模拟能力与图灵机( t u r i n g m a c h i n e ) 等价的 p e t r i 网，已经应用到计算机学科的各个领域，软件工程甚至有了p e t r i 网的国际标准。 发展p e t r i 网计算机是p e t r i 网模型的必然要求和最终目标，但因缺乏完全异步并发的基 础计算环境而至今没有探索成功。 一个p e t r i 网就是一个有向网，一些研究人员给p e t r i 网增加一些新特征，使其能够 对真实的情况进行建模。比如，带颜色的p e t r i 网，也叫做c p n ，t o k e n s 可分辨并且带 有不同的值，对应不同数据类型。采用c p n 来描述和分析已建模的系统更加紧凑和易 于检测。它可以包含数据处理和创建层次化的系统。时序p e t r i 网，时间的概念被应用 到p e t r i 网中，关系到t r a n s i t i o n s ，p l a c e s ，t o k e n s 都有时间的概念，这些类型的p e t r i 网主 要用于分析系统的时序的行为。模糊时间p e t r i 网可以综合控制各种数据，可以根据时 间动态查询资源的使用状态，及时反馈信息给资源管理者，减少资源的闲置时间，同时 也可以根据资源的需求对时间的安排作进一步调整，采用权值来把较低转化率资源的设 置为较高的权值，较高转化率资源设置成较低的权值，这样就可以充分利用资源。 因此在建模的过程中，采用p e t r i 网来建模，这样可以将简单、直观和功能强大很 好的接合起来。 1 3 研究内容和论文结构 1 3 1 研究内容 本文对p e t r i 网建模方法和工作流技术进行了深入的分析和研究，对p e t r i 网的基本 特征及基于p e t r i 网的工作流模型的构造理论进行了学习。在基础概念已经掌握的基础 上，对报社管理系统的功能需求进行分析，根据需求构造出相应功能模块，对经典p e t r i 网进行改进，研究扩展的p e t r i 网在建立工作流程模型中的算法和实现，并结合稿件管 4 两北大学硕十学位论文 理系统中稿件审批流程的具体环境，设计适合于描述完整稿件审批业务流程的p e l r i 网 工作流模型即稿件管理系统模型。对p e t r i 网进行扩展、优化，引入触发规则、功能函 数以及外部事件等，以更好的描述工作流管理系统中的数据流、控制流等。结合建立的 模型并利用a s p 动念网页和数据库技术对模型加以设计和实现，最后对系统的整体运行 予以评价。 1 3 2 全文结构 本文对基于p e t r i 网的报社稿件管理系统建模的优缺点与设计问题进行了应用性研 究，并在此基础上结合当前报社行业稿件管理存在的问题以及对稿件管理自动化的迫切 要求，探讨了相关系统的具体实现方法。全文安排如下： 第一章阐述了本课题的研究背景、目的和意义，回顾了p e t r i 网建模的发展历史， 分析了当前报社行业网络化以及稿件审批自动化的趋势，并介绍了论文主要研究内容和 全文结构。 第二章介绍了p e t r i 网的基本概念、术语及性质，随后介绍了本文用到的相关技术 的基本概念。 第三章分析了系统的功能需求，给出了系统各个模块的简单设计，并结合具体的情 况简单介绍了各模块的功能，对系统的体系结构进行了分析和论证，最后对系统涉及到 的组件及功能进行了说明。 第四章论述了如何进行有效的工作流建模，并且就基于p e t r i 的工作流系统进行了 分析，并对经典p e t r i 网进行了改进，结合工作流技术提出了稿件管理工作流网m m w f n ， 接下来结合实例运行对m m w f n 模型的数据进行了分析，并m m w f n 模型对合理性进 行了探讨和验证。 第五章建立了基于b s 结构的报社稿件管理系统，对系统采用的一些关键技术进行 了说明，重点介绍了稿件审核模块的设计与实现，最后给出了系统的界面、核心代码和 系统的特点。 第六章对本文进行总结。 5 第_ 二章相关概念及原理 2 1p e t r i 网基础理论 第二章相关概念及原理 1 9 6 2 年德国的c a p e t r i 博士在研究自动机通信时，提出了一套形式化的建模方法 5 - 6 】，在当时引起了学术界的广泛关注，因此用他的名字命名为p e t r i 网。p e t r i 网是一种 系统建模与分析工具，以并发论、网逻辑和网拓扑为主要内容，它同时具有充分的模拟 能力和丰富的分析方法。一方面，作为一种图形工具，p e t r i 网除了具有类似流程图的可 视描述功能外，还可以通过标识的流动模拟系统的动态行为用；另一方面，作为一种数 学工具，p e t r i 网可以建立关联矩阵、状态方程和s t - 不变量等来描述系统的结构特征。 经过五十多年的发展，p e t r i 网理论已经被广泛应用于许多领域，如计算机网络的性 能分析、分布式计算机系统的分析和控制以及在软件工程、分布式数据库、操作系统、 并行程序的设计与验证、人工神经网络、知识表示中的应用等【8 1 。本文采用p e t r i 网和工 作流网作为产品开发过程建模与分析的工具。 2 1 1p e t r i 网基本概念 任何系统都是由两类元素组成的：表示状态的元素和表示状态变化的元素。在p e t r i 网中用库所表示前者，用变迁表示后者。库所的作用是决定变迁能否发生，变迁的作用 是改变状态。两者之间的这种依赖关系用有向弧表示出来就是一个p e t r i 网。 定义2 1 1 9 】：一个p e t r i 网可由一个三元组n = ( p ，t ；f ) 表示： ( 1 ) p 表示有限数量的库所集合； ( 2 ) t 表示有限数量的变迁集合( p u t 巾，p o t = 由) ； ( 3 ) f ( p t ) u ( t p ) 表示一组有向弧( 状态流动关系) 。 其中f l o 】，当存在从p e p 到t e t 的有向弧时，库所p 称为变迁t 的输入库所； 当存在从t t 到p p 的有向弧时，库所p 称为变迁t 的输出库所。 另外，用t 表示变迁t 的所有输入库所的集合，用t 表示变迁t 的所有输出库所的 集合。 每个库所中可包含零个或多个托肯( t o k e n ) ，用黑点表示。随着网络活动的执行，托 肯的数量可能发生变化。“变迁”从输入库所中取得标记，放到输出库所中，这一行为 被称为对这个变迁的实施。只有当输入库所中有标记存在的时候，该变迁才是“就绪” 的。变迁一旦就绪就可实施，从输入库所拿走一个标记放到输出库所中。托肯在库所中 6 西北人学硕上学位论文 的分配代表当前状态。p e t r i 网中，改变网络状态的活动组件，即变迁的触发规则可归结 为： ( 1 ) 变迁t 被使能：变迁t 的每个输入库所p 中都至少含有一个托肯； ( 2 ) 变迁t 可触发：如果一个变迁被触发，则该变迁的每个输入库所中消耗一个托肯， 并在该变迁的每个输出库所中生成一个托肯。 图2 1 是一个简单生产流水线的p e t r i 模拟图。制作一件成品s 4 ，需要半成品s 1 、s 2 各一件，需要工具s 3 一件。库所用圆圈表示，变迁用方框表示，托肯用黑点表示，指 该种资源的数量。当s 1 、s 2 、s 3 中都至少有一个托肯时就会使变迁t 1 发生，同时s 1 、 s 2 、s 3 中各减少一个托肯，而s 4 中增加一个托肯。 s 3 s 4 图2 1 生产流水线的p e t r i 模拟图 定义2 2 ：设n = ( s ，t ；f ，k ，m ) 为有向网， ( 1 ) 若k 为从s 到盯u t o ) 的映射，k ：s 一盯u 刀 ，其中盯= 1 ，2 ，3 ，就说 k 是n 上的一个容量函数。k ( s ) = 万表示s 的容量为无穷。 ( 2 ) 若k 是n 上的容量函数，m ：s n o 叫做n 的一个标识的充分必要条件是v s s - m ( s ) k ( s ) ，其中n o = 0 u n 十。m ( s ) 的值也称为托肯的个数。 ( 3 ) 映射w - f 一盯称为n 的权函数，w 在弧( x ，y ) 上的值用w ( x ，y ) 表示。 定义2 3 ：六元组= ( s ，t ；f ，k ，w ，m o ) 构成一个网系统的充要条件是： ( 1 ) 设n = ( s ，t ；f ) 是个网，称为的基网。 ( 2 ) k ，w ，m o 依次是n 上的容量函数，权函数和标识。m o 称为的初始标识。上 述定义的网系统实际是系统的静态结构，为规定系统的动态行为，还需要给出变迁发生 的条件和规律，也就是变迁规则。 定义2 4 ：设= ( s ，t ；k ，w ，m o ) 为网系统，m 为其基网上的标识。 ( 1 ) t t ，+ tu t + 叫做t 的外延。 ( 2 ) t 在m 有发生权的条件是：对所有s s ， 7 第二章相关概念及原理 s t m ( s ) w ( s ，t ) 人s t 宰一m ( s ) + w ( t ，s ) k ( s ) ，这时也说m 授权t 发生。 若t 在m 有发生权，那么t 就可以发生。发生的结果是把m 变成如下定义的新标 识m ：对所有的s s ， rm ( s ) - w ( s ，t ) i fs 幸t t 木 i j m ( s ) + w ( t ，s ) i fset * - * t m 2 弋m ( s ) w ( s ，t ) + w ( t ，s ) i fs t 木m l im ( s ) i fs 仨t 木n 木t t 的发生把标识m 变成标识m 的事实记做m m 。m 叫做m 的后继标识。 一般把上述定义中的最后一条叫做变迁规则。变迁的发生权只与它的外延涉及的局 部状念有关，发生的结果也只影响它的外延。 2 1 2 高级p e t ri 网 经典p e t r i 网【1 1 1 可以对状态、事件、条件、同步、并发、选择和循环进行建模，但 不允许对数据和时间建模；而且随着实际过程复杂度的增大，组成模型的元素数量会明 显增多，使得模型过于庞大。为了解决这些问题，提出了对经典p e t r i 网的扩展，称为 高级p e t r i 网。高级p e t r i 网例如：有色p e t r i 网【1 2 1 、时间p e t r i 网【13 1 、层次p e t r i 网等。 下面介绍两种后面要用到的两种高级p e t r i 网。时间p e t r i 网和随机p e t r i 网。时间 p e t r i 网的基本含义是给每一个变迁设定一个延续时间( d u r a t i o n ) t ，该变迁发生( f i r e ) 后，它所占用的托肯从输入库所消失，经过时间t 后，托肯才能够被释放，出现在输出 库所中，形式化定义为： 定义2 5 ：时间p e t r i 网t n = ( n ，d ) ，其中n 为前面定义2 1 所定义的p e t r i 网，称为 时间p e t r i 网的基网。d ：t 一 o ，1 ，2 ，3 ) ，变迁的延续时间。 上面定义的时间p e t r i 网从结构来说与基网是完全一致的，因此在分析时间 p e t r i 网时，可以以基网为基础。 在时间p e t r i 网的基础上，可以定义随机p e t r i 网。如果在时间p e t r i 网中的延续时间 是一个连续型随机变量x 。( 取j 下实数) ，且服从于一个分布函数： v t et ：f t = 1 一e 。x 入t 其中实参数入t 0 是变迁的平均变迁速率，变量x 0 。可以证明： ( 1 ) 两个变迁在同一时刻实施的概率为零。 。 ( 2 ) 其可达图同构于一个齐次马尔可夫链，因此可用马尔可夫随机过程求解。 8 西北人学硕士学位论文 下面给出随机p e t r i 网的定义： 定义2 6 ：随机p e t r i 网s n = ( n ，入) ，其中n 为前面定义2 1 所定义的p e t r i 网，称为 随机p e t r i 网的基网。入= ( 入l ，入2 ，入n ) 是变迁的平均激活速率，当变迁发生的时间 服从负指数分布时，该值为负指数分布的参数入。 2 1 3p e t r i 网建模技术 p e t r i 网在形式化的基础上又有着坚实的数学基础，研究者可以对被建模过程的性质 进行准确判断。用p e t r i 网来对工作流过程进行建模具有以下好处：( 1 ) 形式化语义；( 2 ) 图形化描述；( 3 ) 有较强的表达能力；( 4 ) 不是基于事件而是基于状态而的；( 5 ) 丰富的 分析技术。 在p e t r i 网建模的过程中，会遇到因为工作流太复杂而出现一张平铺直叙的大网， 任务的结构被淹没在其中不便于观察。层次扩展确保我们能够在p e t r i 网模型中添加结 构。 为了层次化地构造p e t r i 网，可以利用个双边框的正方形来表示一个由库所、变 迁、弧和其他子过程构成的子网。因为一个子过程可以由别的子过程构成，所以用这种 方式我们可以层次化地构造一个复杂的过程。 通过子过程的应用，研究者可以自顶向下或者自底向上层次化地构造p c t r i 网。对 复杂过程建模时，层次化建模的优点是显而易见的。把主过程分解为更小的子过程，才 能降低过程的复杂度。子过程的定义还可以使我们能够重用先前定义的过程，使p e t r i 网明了易懂。 2 2 工作流模型与工作流网 2 2 1 工作流模型 从通俗意义上讲，凡是通过计算机控制的业务流程过程都可以看作是工作流。工作 流模型就是借助一定的建模工具，形式化、抽象化的表示局部或全部业务过程中的具体 行为，是对工作流进行形式化和抽象化的表示【1 5 】：通过对工作流的建模，使其能在计算 机的控制下智能的完成工作，同时可以使同一应用系统的在不同用户之间按照事先约定 的原则进行信息传递、任务传递和工作流程的自动进行，最后完成目标任务。 由于当前工作流建模技术没有一个统一的标准，应用软件设计者可以基于不同的建 模技术和工具对具体业务进行建模和实现，因而市场中存在许多不同类型的工作流产 9 第二章相关概念及原理 品，其中基于p e t r i 网的工作流模型是一种具有代表性的工作流模型。 前面提到，工作流模型的种类很多，而各类模型各自有各自的特点。例如：基于活 动网络的过程模型具有简单直观，便于理解的优点，适合不经常发生变化、异常情况少 的工作流的建立，但由于固定不变同时缺乏柔性，因而对突发情况不能采取较强的应变 措施。p e t r i 网是一种图形化、数学化的建模工具，具有严谨的组织，适用于对多种应用 系统的建模，可有效描述具有并行、异步、分布式和随机性等特征的复杂系统。 基于p e t r i 网的工作流建模的优势非常明显【1 6 。7 】。其建模过程完全是基于过程活动状 态，并且严格定义了系统模型中的所有库所和变迁以及变迁触发所具备的条件。同时基 于p e t r i 网的工作流模型兼顾了图形化语言和严格语义描述两个方面，不仅表达直观而且 具有强有力的过程描述能力和柔性特征。本文将探讨基于p e t r i 网的工作流网技术对报社 稿件管理及稿件审核与发布的工作流程模型建模。 2 2 2 工作流网 在p e t r i 网的基础上，荷兰埃因霍温科技大学信息系统系( d e p a r t m e n to f i n f o r m a t i o n s y s t e m ) 系主任v a nd e ra a l s t 提出了工作流网( w f n e t ) 的概念。 定义2 7 ：当且仅当一个p e t r i 网p n = ( p ，t ；f ) 满足下面两个条件时，被称为工作流 网： ( 1 ) p n 有两个特殊的库所，即起始库所i 和终止库所0 ，分别用i f f l l o 表示库所i 的 输入库所和库所0 的输出库所，并满足i _ 且0 = c p ； ( 2 ) 如果在p n 中加人一个新的变迁t ，使t 木连接库所0 与i ，即t 木= o ) ，t 母= i ) ， 这时所得到的p n 是强连接。 在工作流网中，库所对应着过程中的条件，变迁对应着过程中的可执行活动，库所 中的托肯代表一个过程实例的状态。上述定义表明：工作流网必须具有唯一起始点和唯 一终止点【1 8 】，托肯进人起始库所代表一个过程实例的开始，而进人终止库所的托肯则意 味着一个实例的结束；和p e t r i 网不同的是，工作流网中不允许存在孤立状态的活动与条 件，即所有的活动与条件都位于由起始库所到终止库所的通路上。 需要说明的是，p e t r i 网即使满足上述的两个条件，也并不能确保在工作流过程定义 中不会出现死锁，这需要通过p e t r i 网对具体案例分析加以解决。 在建模过程中，为了实现业务过程中出现的各种过程逻辑( 如串行、并行、条件、 1 0 西北大学硕土学位论文 选择等) ，工作流网构造出了一些结构化的组件来实现这些功能【1 9 】，建模过程中用户可 以直接使用这些组件，以加快建模过程。工作流网的基本组件有：串行组件、并行组 件、条件选择组件、循环组件等。 ( 1 ) 串行组件：当业务工作流程按照预先设置的顺序沿着某条路径顺序的执行时，可 以用串行组件来定义这一系列顺序执行的活动，这些活动构成了一条无分支的通路。其 中库所定义了其前后活动的联系，即活动何时触发等。 ( 2 ) 并行组件：当工作流程的执行顺序不是按照固定路径，而是有多条分支可供选择 时，使用并行组件来定义这些活动。该组件包含两个基本的工作流执行原语：“与分支” 和“与连接”。与分支触发其后续活动的并发使能，后续活动可以以异步方式执行。与 连接则实现对后续活动结束过程的同步，以保证所有后续活动都完成后才继续向前推进 流程。 ( 3 ) 条件选择组件：用来定义彼此之间具有相互制约与排斥关系的分支活动。该组件 也包含两个基本的工作流执行原语：“或分支”和“或连接”。有两种或分支，分别称 为“隐式或分支”和“显式或分支 。隐式或分支中，活动a 同时使能所有后续活动b ， c ，但只有一个后续活动可执行，其选取与活动a 无关，取决于活动b ，c 的触发结果， 第一个被触发的活动执行，其他活动则被禁止。显式或分支中，后续活动的选择取决于 活动a 的某个属性值，即活动a 执行完毕，根据属性值确定哪个后续活动被执行。 ( 4 ) 循环组件：用来定义需要重复执行多次的活动，其中包含“显式或分支”执行原 语。 工作流网准确地区分了活动的使能与活动的执行两种状态。被使能的活动要真正被 执行，有时需要一些附加条件，而这些附加条件不能完全靠工作流管理系统来满足，必 须同时具备触发机锘l j 2 1 2 3 】。触发机制就是一种可以使被使能的活动进人执行状态的外部 条件，通常分为4 种类型： ( 1 ) 自动触发。即活动在被使能的同时就被触发，这类活动是由工作流管理系统自动 执行，不需要人工干预，因而不需要触发器。 ( 2 ) 人工触发。活动的执行需要通过人的参与才能完成，当执行者从工作流任务管理 器提供的工作流任务表中选择工作时，活动才被触发执行。 ( 3 ) 消息触发。由系统外部的消息( 事件) 来触发活动的执行。 ( 4 ) 时间触发。由控制时间的定时器来触发使能活动，时间是绝对的，也可以是相对 的。 第二章相关概念及原理 2 3 动态页面及a s p 技术 2 3 1 动态页面 最早在互联网上出现的内容都是由静态页面组成的。在静态网页的设计中，网页一 旦被设计人员制作完成并投入使用，其内容就完全确定并且无法更改【2 4 】。在通过w e b 浏 览器浏览网页时，用户每次看到的内容都是一样的。如果要对网页内容进行更新，网页 设计者必须使用网页编程工具进行重新编辑，设计完成后再一次投放到互联网上供大家 浏览。虽然静态页面也能提供信息资源的共享和稳定的远程资源共享服务，但随着用户 要求的不断提高和w e b 技术的迅猛发展，静态页面的局限性越来越显现出来，如无法实 时更新信息，用户之间无法实时交互和沟通等等，这都促使了动态页面的产生。 所谓动态页面，是指在网络用户通过浏览器访问w e b 页面时，w e b j 艮务器会根据用 户的访问请求，运行相应的应用程序，同时调用和读取数据库实时生成网页并呈现给用 户1 2 5 1 。动态页面的内容是不确定的，它以不同用户在不同时刻访问服务器时提出的具体 请求来定。在需要对网页信息进行频繁的更新操作时，如天气预报、新闻网站、股市行 情等，动态网页都被广泛的应用并发挥着积极的作用。 2 3 2a s p 技术 a s p 即m i c r o s o f la c t i v es e r v e rp a g e s l 拘简称【2 6 】，它是由