（机械设计及理论专业论文）物流配送中心工作流管理的实现与仿真.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 基于快速响应的要求，工作流技术可在计算机网络环境条件上完成配送作 业的信息控制、时间控制，实现流程的自动和半自动的执行。论文通过对工作 流基础理论、工作流建模理论、p e t r i - n e t 建模工具的研究，结合配送中心业务 流程的分析，建立了基于p e t r i ，n e t 的配送中心工作流模型和配送中心工作流管 理系统。 论文阐述了信牌箱工作流理论，总结了信牌驱动的p e t r i - n e t 建模方法，突 出p e t r i - n e t 支持d a t e 模型和t i m e 模型的优势，说明工作流建模方法w f - n e l 是构建考虑快速响应要求的配送中心工作流模型最适用、最可靠的工具。利用 s y n c h r o f l o w 软件提供的工作流引擎( 服务器) 、过程建模工具和界面设计工具 作为平台，使用x m l 语言的d t d 和x m l s c h e m a 描述和记录工作流模型的数 据和结构及表单的数据和结构，使用s q l 语句实现模型、表单与s q ls e l v e i 数据库的连接和操作，进而利用s y n c h r o f l o w 软件提供的企业运行框架，实现 配送中心工作流的运行和监控。 由于配送中心的客户服务属性，订单处理的速度尤为重要，是配送中心工 作流实现快速响应的关键和枢纽。论文运用e x t e n d 仿真软件，建立订单处理的 快速响应系统的仿真模型，提出订单处理的各种情况和各种策略，通过运行、 测试和分析仿真结果，验证和确定了提升订单处理效率的各种可行策略；最后 根据仿真结论，给出配送中心工作流订单处理系统能够达到和满足快速响应的 基本要求的设计意见。 关键字：配送中心、快速响应、工作流、p e t r i n e t 、工作流仿真 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t t os a t i s f yt h ed a m a n do fq u i c k r e s p o n s e d e l i v e r yw o r k f l o wc a l lf e a l i z e o p e r a t i o ni n f o r m a t i o nc o n t r o la n dt i m ec o n g o lo fd i s t r i b u t c b a t c hb yc o m p u t e r n e t w o r k s 。a n da u t oo rs e m i a u t op r o c e d u r eo p e r a t i o n r e s e a r c h i n go nw o r k f l o w t h e o r y ，w o r k f l o wm o d e l i n gt h e o r ya n dt h et o o l o fp r t r i n e tm o d e l i n g ，c o m b i n i n g a n a l y s i so np r o c e d u r eo fd e l i v e r yc e n t e r , t h i sp a r i e rb u i l d sw o r k f l o wm o d e la n d w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mo fd e l i v e r yc e n t e r b o t ho fw h i e ha r eb a s e do n p e t r i - n e t t l l i sp a 口e l p u t sf o r w a r dm a i l b o xw o r k f l o wt h e o r y , s u m m 撕z e sm a i l b o x - d r i v e n p e t r i - n e tm o d e l i n gm e t h o d ，s t r e s s e st h ep e t r i n e t sa d v a n t a g eo fs u p p o r t i n gd a t a m o d e la n dt i m em o d e l ，a n de x p l a m st h a tw f - n e t ，aw o r k f l o wm o d e l i n gm e t h o d ，i s t h em o sp r o p e ra n ds t a b l et o o lt oc o n s t r u c td i s t r i b u t i o nc e n t e rw o r k f l o wm o d e l i tu s e t h ew o r k f l o we n g i n e ，p r o c e d u r em o d e l i n gt o o la n di n t e r f a c ed e s i g nt o o lp r o v i d e db y s o f t w a r es y n c h r o f l o wa st l l ep l a t f o r m ，d e s c r i b i n ga n dr e c o r d i n gd a t aa n ds t r u c t u r eo f w o r k f l o wm o d e ia n df o f r nb yd t da n dx m ls c h e m a ，r e a l i z i n gt h ec o n n e c t i o na n d o p e r a t i o nb e t w e e nt h em o d e l ，f o n l aa n ds q ls e t v e td a t a b a s e ，u t i l i z i n ge n t e r p r i s e o p e r a t i o ni n f r a s t r u c t u r eb ys y n c h r o f l o wa n dr e a l i z i n gt h eo p e r a t i o na n dm o n i t o r i n g o f d i s t r i b u t i o nc e n t e r f o rt h ed i s t r i b u t i o nc e n t e rr e q u i r e st h eo r d e r sb eq u i c k l yr e s p o n d e dt o ，w eu s e e x t e n di nt h es o l u t i o n f i r s t ，b ys i m u l a t e st h ew o r k f l o w , i tc h e c k st h el i q u i d i t yo ft h e w o r k f t o ww b 2 1 - er u n m n ga n dr e a s o r t a b i l i t vo ft h ew o r k f l o wd e s i g n t h e v t t n s t r u c t s s i m u l a t i o nm o d e lo fq u i c kr e s p o n s es y s t e mf o ro r d e rp r o c e s s i n gt ot e s ta n dd e c i d ea s e r i e so fs t r a t e g i e s n l ea b o v ew o r kg u a r a n t e e st h es t a b i l i t y i n t e g r a l i t y , f l e x i b i l i t y , a g i l i t ya n da d a p t a b i l i t yo f t h ed e s i g no f w o r k f l o wp r o c e d u r ed e s i g na n di t e md e s i g n t h cs p e e do fo r d e rp r o c e s s i n g t h ek e ya n ds o u lo fq u i c kr e s p o n s eo ft h e d i s t r i b u t i o nc e n t e rw o r k f l o w , i sv e r yi m p o r t a n td u et ot h ec u s t o m e rs e r v i c eo ft h e d i s t r i b u t i o nc e n t e r n i sp a p e rc o n s t r u c t ss i m u l a t i o nm o d e lo fq u i c kr e s p o n s cs y s t e m f o ro r d e rp r o c e s s i n g ，a n dp r o p o s e ss e r i e so fc a s e sa n ds t r a t e g i e sf o ro r d e rp r o c e s s i n g w i t he x t e n d n l e l li tt e s t sa n ds e l e c t s s e r i e so ff e a s i b l es t r a t e 面e st oe n h a n c et h e e f f i c i e n c yo ft h eo r d e rp r o c e s s i n gb yr u n n i n g , t e s t i n ga n da n a l y z i n gt h es i m u l a t i o n r e s u l t f i n a l l y , a c c o r d i n gt ot h es i m u l a t i o nc o n c l u s i o n ，i tp r o v i d e sas o l u t i o no fo r d e l p r o c e s s i n gs y s t e mo f t h ed i s t r i b u t i o nc e n t e rw o r k f l o w , w h i c hc a nr e a c ha n ds a t i s f yt h e d e m a n do f q u i c kr e s p o n s e k e y w o r d s ：d i s t r i b u t i o nc e n t e r 、q u i c k r e s p o n s e ，w o r k f l o w ，p e t r i n e t 、w o r k f l o w s i m u l a t i o n i i 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 论文的研究背景 第1 章绪言 工作流技术是实现企业业务过程建模、业务过程仿真分析、业务过程优化、 业务过程管理与集成，从而最终实现业务流程和自动化的核心技术。用工作流 方法对配送企业进行业务过程的建模和分析不仅可以规范配送企业的业务流 程，实现配送企业业务过程的优化重组，而且业务过程模型将作为企业重要的 知识库和规则库，用以指导企业实旋计算机管理信息系统，提高配送企业实旋 企业资源计划( e r p ) 及其它管理信息系统的成功率。所以，发展推广工作流技术 对于促进配送企业管理的规范化和信息化有重要的现实意义。 作为一种过程建模和过程管理的核心技术的工作流管理技术，可以与其它 应用系统有效地结合，生成符合配送企业需求的各种业务管理系统，如：办公 自动化系统、项目管理软件、产品数据管理系统( p d m ) 、客户关系管理系统、 供应链管理系统等。采用工作流技术作为核心开发的业务管理系统具有高度的 灵活性，可以按照配送企业的具体要求，快速灵活地生成各种应用软件系统， 并且在客户业务过程发生变化时，迅速地实现重组以满足客户需求。 工作流管理技术满足了配送企业组织结构重组的要求，促进了配送企业计 算机应用水平的提升，即从支持配送企业功能实现的事务处理系统发展到支持 企业配送经营目标实现的业务处理系统。所以，配送企业工作流管理系统就是 企业的业务操作系统( b o s ) 。 在物流配送企业中，货物流量时大时小，周转迅速，人员机器调动频繁， 工作环节多，流程单元的工作时间起伏不定，加之各种现代化技术手段使用集 中，作业空间地域狭小等等，对配送企业快速响应客户需求，造成了一定程度 上的困难，为了提高配送企业响应市场的能力，对其进行工作流管理的理论研 究和技术实现就有科学的理论价值和现实的经济价值。 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 论文研究的目的及意义 现代物流配送系统横跨了生产、流通和消费三大领域，呈现出时间和空间 跨度无限广大的特点，对各种物流信息的依赖和交互的特点。一个完整的物流 配送企业信息系统，应包括交易信息的传输平台、空间数据的采集与管理平台 和支持企业运行的业务流程管理( 操作) 系统。基于： ( 1 ) 物流配送企业内存在许多繁琐复杂的业务流程。通过工作流技术将这 些流程自动化，并对这些日常运营活动进行高效地管理，是配送企业工作流管 理需要解决的问题。 ( 2 ) 工作流是支持物流配送企业业务过程重组和e r p 系统动态重构的关 键技术，它与e r p 或其他管理信息系统集成，将实现配送企业业务流程的管理、 控制和过程的自动化，使企业领导与业务系统真正集成。 ( 3 ) 研究成果可广泛应用于多行业物流，尤其是在第三方物流中，实现物 流信息交换的统一。 如何改造和提升我国传统储运业，设计和建造先进的物流信息技术平台， 开展现代化物流配送，研究和实现物流配送业务流程自动化，有着巨大的理论 和现实意义。本论文将通过对工作流技术在物流配送企业流程重组中的应用研 究，按照配送中心对市场变化和客户需求的快速响应的主要指标，来规定和实 现配送业务的流程转移、过程控制和过程自动化，并以此作为主要的内容和方 向。 1 3 国内外研究现状 物流配送技术作为物流组织活动中所采用的自然科学与社会科学方面的理 论、方法，以及设施、设备、装置与工艺的总称，包括软、硬技术两个方面的 内容。物流软技术的研究是获得物流规划与实现的理论成果；物流硬技术的研 究是获得组织物资实物流动所涉及的各种机械设备、运输工具、站场设施及计 算机、通信网络设备等方面的技术成果。 在我国，研究人员已经从不同角度开展了对工作流管理及其相关技术的研 究，有关工作流管理技术研究和应用中的许多关键技术问题处于概念、理论和 技术的探索、引进和学习的阶段。在工作流理论的研究和认知上与国外基本同 武汉理工大学硕士学位论文 步，在工作流技术实现上正在紧随其后。由于国内物流配送企业在硬件技术上 的薄弱、不完整、不配套，还基本停留在传统储运业的经营模式内，正在向规 模的现代物流配送组织实现技术跨越。按照工作流理论，利用先进的信息技术 改造和提升现有物流配送企业的物流组织和配送实施能力，利用计算机网络技 术、电子元器件技术、软件集成技术设计和建造大型物流配送工作流管理信息 系统和提供可互换的工作流技术公共平台，有价值的成果不多。目前除了个案， 基本上处于摸索、实践和积累阶段，或者正在取得突破性的进展和实际的成果。 1 9 9 6 年工作流管理联盟( w f m c ) 提出了个工作流的基础模型，并定义 了一系列标准和术语，参考该模型实现的开放源码的工作流系统也不断的涌现 出来，著名的有：o b e 、o f b i z 、s h a r k 、w e r k f l o w 、o s w o r k f l o w 等 等。随着商业信息系统应用的进一步发展，工作流技术的纵深发展有着巨大的 潜力。随着网络工作流的数据交互网格技术的产生，更是对工作流技术的分布 式应用发展起到了巨大的推动作用。 现在国外物流配送行业在物流的各个子系统的划分、界定、功能耦合的研 究，以及针对各项配送功能要求的单项技术都取碍了惊人的成就。因此很容易 按照先进的工作流理论，开发出具有基础工作流管理功能的产品，并且很快推 向市场。随着工作流理论研究的深入，产生了很多成型、完整、专门的与之配 套的规模化、标准化的工作流技术产品，已经能够初步满足物流配送企业的工 作流管理的要求。 国内关于物流理论与技术的研究工作，目前集中在工作流基础理论和工作 流技术开发的研究和建立现代物流共性的关键技术与平台，前者有清华大学的 范玉顺教授课题组，后者有东南大学的赵林度教授课题组，主要的研究内容和 进展包括： 企业业务过程重组的工作流管理技术及理论；信息时代企业综合发展框架 与信息化整体解决方案；企业建模理论与方法学；研究策略性模拟工具和物流 业务流程分析与建模工具，分布式物流库存等物流模型及其优化工具；研究面 向物流业务过程的监控技术并开发物流过程可视化管理平台，供应链预警与分 析决策技术与工具；研究物流资源的优化整合模式和业务过程协同理论，开发 分布式物流业务协同管理平台：研究物流信息资源共享机制，开发物流公共服 务业务集成平台，以及支持物流交易的征信管理平台。借以突破物流系统优化 设计、业务过程监控、资源整合与业务协同和信息共享与集成等现代物流系统 武汉理工大学硕士学位论文 关键技术，开发可扩展与具有适应性的物流系统平台，结合示范企业对本课题 研究成果的广泛应用，为现代物流服务行业提供可靠的示范工程。 上述工作是物流配送工作流理论和技术的研究的展开和集成思想的深入。 物流配送企业工作流管理系统就是关于配送的策略性模拟工具、物流业务流程 分析与建模的可视化与虚拟现实技术、业务流程监控和建立在分布式物流库存 的管理信息系统基础上的分布式物流库存控制策略和调度方法研究的具体成 果。作为建立物流配送系统平台的多项尝试，已经初具雏形，有向各个方面发 展的巨大空间和潜力。 目前，目前通用w t m s 及声称具有工作流功能的系统已经有几百种之多， 国外的工作流产品有：a c t i o nw o r k f l o w 、v i s u a lw o r k f l o w 、f l o w m a r k 、u l t i m u s 、 o m n i d e s k 以及i n c o n c e r t 等。国内的工作流产品有：神马e a s y f l o w 、西安协 嗣s y n c h r o f l o w 、上海携创j o i n w o r k 、信雅达s u n f l o w 、东兰l i v e f l o w 、中创 i n f o f l o w 、有生博大r i s e b p m 、华创动力m a t r i x f l o w 、慧点g a l a x y 、东方易维 w o r k f l o w 、华苓a g e n t f l o w 、世纪金政k o o f 、盛松w - f l o w 、东方通 t o n g w o r k f l o w 、维泰w i s e f l o w 、超越s u p e r f l o w 、明基逐鹿e f l o w 等。 目前，在物流领域应用比较多的系统仿真软件主要有英国t a n n e r 公司的 w i t n e s s ，美国b r o o k sa u t o m a t i o n 公司的a u t o s i m u l a t i o n ，美 s y s t e mm o d e l i n g 公司的a r e n a ，美 i m a g i n et h a t 公司的e x t e n d ，美国f l e x s i ms o f t w a r ep r o d u c t s 公 司的f l e x s i m ，日本a i s 公司的r a l c 等。 1 4 论文的主要工作 本论文从物流配送企业业务流程入手，分析和研究了物流配送企业的工作 流管理需求、工作流建模、工作流执行、应用集成机制、过程集成方法和过程 自动化，并就工作流技术在物流企业经营过程重组以及工作流管理系统在物流 配送企业的具体执行和实现做了较深入地研究，开拓了物流配送企业工作流理 论研究和技术实践的深度和阈限。具体工作包括如下三个方面： ( 1 ) 按照工作流的理论，分析和确定现代配送中心的工作流组成 参考和总结信牌箱驱动的p e t r i - n e t 过程建模理论和信牌箱工作流理论，确 立支持d a t e 模型和t i m e 模型的信牌箱驱动的p e t r i n e t 模型是描述满足快速响 应要求的配送工作流的最佳建模方法。利用信牌箱工作流理论重组现代配送中 4 武汉理工大学硕士学位论文 心的业务流程。 ( 2 ) 以快速响应为设计目标，实现物流配送中心的工作流管理 快速响应能力的提高可充分提高配送中心基本建设投资的效益、减少货物 的过度储备，及时了解不同商品的销量，实时调整库存策略、订单处理策略， 更快地完成货物采购和配送作业，及时、便利、快捷地向市场供应适销商品。 论文研究配送工作流快速响应的机制，进行工作项时钟和工作流管理系统 的时钟设置，进而实现配送中心的工作流管理，通过流程控制实现工作流系统 和子系统的快速响应。 ( 3 物流配送中心工作流订单处理系统的建模仿真。 根据配送中心工作流系统模型，按照仿真的一般理论，建立基于e x t e n d 仿 真软件的配送中心工作流订单处理系统仿真模型，通过仿真模型的运行和结果 分析，测验和确定工作流系统订单处理工作项应对快速响应要求的策略和方法。 对配送中心工作流订单处理工作项的设计提出基本的意见。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章基于p e t r i n e t 的工作流模型 工作流模型建模方法包括：基于活动网络的过程模型f l o w m a r k ；事件 驱动的过程链模型- e p c ；基于语言行为理论的工作流模型a c t i o n w o r k f l o w ；基于p e t r i - n e t 的工作流模型w f n e t 。 前三种作为经典p e t r i n e t 模型允许状态模型、事件模型、同步模型、并发模 型、循环等，但是不支持d a t e 和t i m e 模型。基于p e t r i n e t 的信牌驱动的工作流 模型有着丰富的模型表达能力，创造性地引入了静态活动、同步区、非同步区、 真信牌、假信牌等语义元素，不但能够支持顺序、分支、合并、循环等多种控 制结构，而且扩展了分支与合并的内涵( 将分支扩展为无条件分支、a n d 条件分 支、o r 条件分支、x o r 条件分支等多种情况，将合并扩展为a n d 同步合并、o r 同 步合并、x o r 同步合并、r a n d 同步合并、a s y n 异步合并等多种情况) 。尤其对 d a t e 和t i m e 模型的支持，使它能够表达和满足要求时间控制和快速响应的配 送中心工作流建模的需要。 2 1 基于p e t ri - n e t 的工作流建模方法州f n e t ( 1 ) w f - n e t 的定义【1 1 】 一个p e 砸网p n = ( p ，t ，f ) 被称为工作流网，当且仅当： 1 ) p n 有两个特殊库所i 和o 。i 是一个起始库所，1 1 1 * i ：m ；o 是一个终止 库所，即：+ o = ： 2 ) 如果在p n 中加入一个新的变迁t ，使t 连接库所o 与i ，即宰t = o ， t + = i ，这时得到的p n 是强连接的。 3 ) 是信牌驱动的工作流建模方法：将p e t r i - n e t 中托肯( t o k e n ) 、库所 ( p l a c e ) 和转移( t r a n s i t i o n ) 等术语用信牌、信牌箱和活动等对应描述，同时引 入全局变量、值域、各活动的功能勇数和后继函数。 ( 2 ) w f n e t 的基本组件( 表示装有信牌的信牌箱；u 表示活动) 1 ) 串行组件：定义一系列按固定顺序串行执行的活动，由一条不分支的通 路构成。见图2 1 。 6 武汉理工大学硕士学位论文 图2 1 串行组件 2 ) 并行组件：定义没有严格执行顺序的，可同时进行的分支活动。需要用 到“与分支( a n d - s p l i t ) 、“与连接( a n d - j o i n ) 。见图2 2 。 图2 2 并行组件 3 ) 条件选择组件：用来定义彼此之间具有相互制约或排斥关系的分支活动， 根据具体情况来“多选一”或“多选多”。需要用到“或分支( o r - s p l i 0 ”和“或连接 ( o r - j o i n ) 。见图2 r 3 、图2 4 。 图2 3 隐式或分支的条件选择组件 图2 4 显式或分支的条件选择组件 4 ) 循环组件：用来定义需要重复执行多次的活动。图2 5 。 武汉理工大学硕士学位论文 口 a 图2 5 循环组件 ( 3 ) 基于p e t r i n e t 的工作流模型与其他模型的比较 关键在于p e t r i n e t 在模型的构成上增加模型组成元素。 1 ) 与活动网络图相比，p e t r i n e t 实际上是把过程的状态通过库所中的t o k e n 显式的表达，而活动网络图只能隐式的表达过程的状态。 2 ) p e t r i n e t 的一个活动要由一个库所，一个变迁以及一条连接弧组成，造 成模型复杂化。 3 ) 在p e t r i - n e t 中无法体现数据流。它能够对过程逻辑进行精确的定义，但 数据流就只能和控制流完全混合。当数据流逻辑与控制流逻辑不一致时，p e t r i n e t 无法体现。 4 ) 一个工作流网上可以运行多个工作流实例。当某一库所中的t o k e n 数量 较多的时候，则该库所激活的活动对整个过程的处理能力是一个瓶颈，需要进 行改造以增加过程的吞吐量。 5 ) 虽然现在绝大部分的工作流产品都提供模型性能分析的仿真功能，但由 于复杂性等原因，很难找到一种有效的算法对模型进行分析与验证，各种模型 验证方法都存在的不足。而p e t r i n e t 模型可以通过总结它的一些图形简化规则， 可以针对企业经营过程模型的特点提出模型的正确性标准，提出一种具有完备 性和高效率的工作流模型的模型验证分析方法。 2 2 基于p e t ri - n e t 的工作流模型的分析 工作流模型的分析是指采用各种方法( 包括理论模型、模拟、测量方法) ， 对工作流模型的内部行为进行分析计算，使得工作流模型在理论上是正确和有 效的。在这里，模型的正确性是根本的，它对业务过程目标的完成有着重要的 影响。正确性有两方面的含义：一方面是指工作流模型结构的正确性，就是说 工作流模型是安全的、无死锁的；另一方面是指工作流模型在语义上的正确性， 8 武汉理工大学硕士学位论文 就是说在完成业务目标上是与实际业务过程等效的。 渖联 鼢媸 t 瞄 图2 6 工作流原语向p e t r i n e t 的转换 肚 f 竺卜一 圈2 7 模型分析的主要流程之一 通过模型分析发现所描述的过程定义中的设计错误，以便对业务过程重构 提供正确的指导和科学的依据。首先将信牌驱动模型转化为p e t r i n e t ，接着将 p e t r i - n e t 进行必要化简，最后对化简后的p e t r i n e t 进行死锁等分析。 2 2 1 相关概念【7 】 定义1 信牌驱动模型的静态结构：多元式t p ( a ，t ，f ) ( a ，t ：f ，a 0 ， a f , w ，a s p l i t ，j o i n a ，d ) 称为信牌驱动模型的静态结构( 以下简称信牌 9 武汉理工大学硕士学位论文 驱动模型) 。 其中： 1 ) d 表示扩展的信牌驱动模型所涉及的所有数据，其值域用d ! 表示； 2 ) a 表示活动集合，! a e a ，a - - - ( g 1 ，g 2 ) ，g 1 和g 2 分别称为功能函 数和后继函数。g 1 被定义为2 d - - - 2 d ，g 2 根据出函数定义，参见下边的定义； 3 ) t 表示信牌箱集合； 4 ) f $ t a u a x t ，称为t p 的流关系，其中t x a 和a x t 分别称为入关系和 出关系。对出关系定义一个出函数：f o ：a x t x d - - - * t f 。”a e a ，f o a 表示与a 相关的出函数，被称为a 的后继函数； 5 ) a 0 a 是惟一的活动，称为开始活动，+ a 0 = ! ； 6 ) a f $ a 是一个活动的集合，称为结束活动，a p = ! ： 7 ) w ：f n 称为转移的权重； 8 ) a s p l i t 是a ( 注意：a 中不包含a 0 、a f ) 的一种划分 a a n d ，a o r ， a x o r ，即a a n d n a o r n a x o r = ! ，a a n d ua o rua x o i r = a ，j o i n a 是a 的另一种划分 a n d a ，o r a ，x o r a ，a s y n c a ，t - a n d a ，即o r a a a n d a n x o r a n a s y n c a n t - a n d a = ! ，规定r a ua n d aux o r au a s y n c au t - a r i d a = a 。若 i a i = i ，贝t j aea n d a ；若i + a i = i ，贝j j a e a a n d ：如果i + a i = i + a i = i ，则a 被称为 简单元素。 一个信牌驱动的工作流模型，开始活动只能是一个，但是结束活动可以是 多个。为了描述问题方便，有时也将信牌驱动的模型简写成t p = ( a ，t ；f ) 。 定义2 真假信牌，设t f = t ，f 。 1 ) t f 上的一个多重集是一个映射f t f n ( 自然数集合) ，令”( t f ) 表 示t f 上所有多重集的集合； 2 ) 1 t 表示多重集1 t ( t ) = 1 且1 t ( f ) ：o ；1 f 表示多重集1 f ( t ) = 0 且 1 f ( f ) = 1 ；0 表示多重集0 ( t ) = o 且0 ( f ) ：o 。 定义3 活动的s p l i t ，设t p = ( a ，t ；f ，a 0 ，a f , w ，a s p l i t ，j o i n a ， d ) 为信牌驱动模型，令a a ，称集合船= ( a ，b ) m e t ，( a ，b ) f 为a 出 弧的集合，陋i 表示a 出弧的个数，与a s 所联系的信牌箱称为a 的后信牌箱。 a e a a n d 或者a a o r 或者a e a x o r ，o r 、a n d 和x o r 称为a 的s p l i t 类 型，记为a s p l i t 。 定义4 活动的j o i n 。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 定义5 确定的p e t r i n e t 系统。 定义6 非确定p e t r i - n e t 系统。 2 2 2 信牌驱动模型向p e l ：ri - n e t 的转化 p e t r i - n e t 有很强的表达能力，其描述能力与t u r i n g 机等价，因此所有典型的 流程都可用p e t r i - n c t 予以描述。本章探讨将工作流模型中的各种基本控制结构自 动地转化为p e t r i n e t 的规则。由于工作流模型是由这些基本的控制结构组合而成 的复杂网络，所以工作流模型就可转化为一个p e t r i - n e t 模型。 典型流程到p e t r i n e t 结构转换的对应规则( 为讨论方便，在没有特别说明的 情况下，在转换过程中对应的信牌箱与位子的容量相同，对应连线的权值相同) 转化原则：要遵守原系统的原有逻辑顺序，把对象的操作映射为p e t r i 网模型中 的位子；工作流中的活动e o p e t r i n e t 中的转移；工作流中的开始活动e o p e t r i n e t 中的无输入转移和该转移的输出位子，它受外界因素的控制，自动产生激活整 个p e t r i n e t ；工作流中的结束标记e o p e t r i - n e t 中的无输出库所的变迁和单变迁的 输入库所；工作流中的同步节点f l p p c t r i n e t 中的多输人、单输出变迁及该变迁的 库所。 ( 1 ) 开始流程 开始流程的转化如图2 8 ( a ) 所示。 ( 2 ) 结束流程 结束流程的转化如图2 8 ( b ) 所示。 图2 8 信牌箱驱动模型向p e t r i - n e t 的转换 ( 3 ) 顺序流程 这与p c t r i n e t 对应的基本控制结构完全相同。 ( 4 ) 竞争流程 这与p e t r i - n c t 对应的基本控制结构完全相同。 武汉理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 无条件分支 它是一种并发执行的结构。在信牌驱动模型中，并行流程可表示为( a ，t ， f ) ，其中：a = a a n d ；t = t i t e a a n d ，a a n d a ；f = ( a a n d ，t ) i a a n d e a a t e t i 。 将其中的活动和信牌箱分别对应为变迁和位子，就可构造一个与之等价的 p e t r i n e t 结构( t ，s ，f ) 。其中：t = t l t 是与a e a 对应的变迁 ，s = s l s 是与 t e t 对应的位子 ，f ： ( t ，s ) n t 八s e s ( 见图2 9 ) 。 q 日蚪q 图2 9 信牌箱驱动模型向p e t r i - n e t 的转换 ( 6 ) 分支流程 在扩展的信牌驱动模型中，分支流程可表示为( a ，t ，撑) ，其中：a = a x o r l ； t - - t i t a x o r + ，a x o r a ；$ = ( a x o r ，x ) f a x o r a a t e t l 。 根据它的语义，可构造一个p e t r i n e t 结构( t ，s ，f ) 与之等价。其中： t - - t 1u t 2 ，t l = t l t 是与a x o r e a 对应的变迁 ，t 2 = t i t 是与t e t 对应的变 迁 ；s - - s iu s 2 ，s l = s l s 是与a x o ra 对应的位子 ，s 2 = s i s 是与t e t 对应 的位子 ；f = ( t ，s ) i t e t l a s e s l ) u ( s ，t ) j s s 1 a t e t z uf ( t ，s ) j t e t 2 a s e s 2 。图2 1 0 ( a ) 所表示的分支结构可转化为图2 1 0 ( b ) 的p e t r i - n e t 控制 结构。 a ) 分蝴 b h m 圈控蝣一 图2 1 0 信牌箱驱动模型向p e t t i n e t 的转换 ( 7 ) 多分支流程( o r s p l i t ) 武汉理工大学硕士学位论文 在扩展的信牌驱动模型中，多分支流程可表示为( a ，t ，$ ) 。其中：a = a o r ； t = t l t a o r ；t = t | a o r 。，a o r e a t $ = ( a o r ，t ) l a o r a 八t t 。 根据它的语义，将其中的活动和信牌箱分别对应为变迁和位子，就可构造 一个与之等价的非确定p e t r i - n e t 结构( t ，s ，f ) ，其中：t = t n i t n 是与a o r t a 对应的非确定变迁) ；s = s l s 是与t t 对应的位子 ；f = ( i n ，s ) i t n e t 八s s ) 。 ( 8 ) x o r 合并流程 在扩展的信牌驱动模型中，x o r o 合并流程可表示为( a ，t ，$ ) ，其中： a = x o r a ；t = t l t e x o r a ，x o r a e a ；$ = f ( t ，x o r a ) | ：x o r aa 八t t 。 根据它的语义，可以构造一个p e t r i - n e t 结构( t ，s ，f ) 与其等价。其中； t - - t 1u t 2 ，t l = t l t 是与x o r a 对应的变迁 ；t 2 = t l t 是与x o r a 的每个前信牌 箱对应的变迁 ；s = s lu s 2 ，s l = s l s 是与t t 对应的位子 ；s 2 = s l s 是与x o r a 对应的位子 ；f = ( s ，t ) i s s i 八t t 2 u ( t ，s ) i s s 2 t t 2 u ( s ，t ) l s s 2 八t t 1 。图2 1 l ( a ) 表示的信牌网结构可转化为图2 1 l ( b ) 的p e t r i n e t 结 构。注意：它如果在同步区中出现，该活动的出弧要加权。 图2 1 1 信牌箱驱动模型向p e t r i n e t 的转换 ( 9 ) a n d 同步流程 在扩展的信牌驱动模型中，a n d 同步流程可表示为( a ，t ，$ ) 。其中： a = a n d a ；t = t l t e + a n d a ，a n d a a ；譬 ( t ，a n d a i a n d a e a 八t t 。 根据它的语义，将其中的活动和信牌箱分别对应为变迁和位子，就可构造 一个与之等价的非确定p e t r i - n e t 结构( t ，s ，f ) 。 ( 1 0 ) o r 同步流程 在扩展的信牌驱动模型中，它一定要有一个o r s p l i t 与之对应( 可以是配 对，也可以是聚焦点。这里选用聚焦点) 。为了保证在同步区避免多流交叉问 题，这里规定：只有当o r j o i n 节点执行之后，它的聚焦点才能再次执行。 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 ( 1 1 ) 3 - j d q d 合并 它和a n d 合并的含义类似，不过它只能出现在非同步区内，而a n d 合并 只能出现在同步区内。所以，它的转化与a n d 合并相似。 ( 1 2 ) 循环流程 循环流程就是有一条向前的转移线所构成的控制结构。向p e w i - n e t 转化时， 无论是在同步区还是在非同步区中的循环，只要按照上面讨论的各种分支和合 并的规则进行即可。 2 3 信牌箱工作流理论 2 3 1 工作流管理系统( w f m s ) ( 1 ) 工作流管理系统的概念 是一种在工作流形式化表示的驱动下，通过软件的执行而完成工作流定义、 管理及执行的系统。其主要目标是对业务过程中各步骤( 或称活动、环节，发 生的先后次序及同各步骤相关的相应人力或信息资源的调用等进行管理，进而 实现业务过程的自动化。 工作流管理系统是典型的协同应用系统。属于支持多个人进行异地、异步 协作的系统，是协同应用系统从支持同步、非结构化协作向着支持异步、结构 化的进一步发展的关键。 工作流管理可以在不同的信息及通信环境下实现，所涉及的范围小至一个 几人的工作组，也可以大到在企业( 机构) 与企业( 机构) 之间实现。工作流 管理系统可称为企业的业务操作系统。 ( 2 ) 工作流管理系统的特点： 1 ) 应用于企业业务流程的自动化，极大的提高企业的运行效率，可开发 e g o v 、e r p 、o a 、s c m 、c r m 等应用系统； 2 ) 企业应用集成的开放技术体系，可以容易地集成企业的各类应用系统， 包括生产系统、销售系统、财务系统之间的应用集成： 3 ) 满足电子商务、客户自动响应、个性化服务的要求； 4 ) 强大的数据库连接池、对象池和强大的高并发的处理能力： 5 ) 实现流程的动态监控、图片监控。通过a p i 可以实时取得被监控流程的 武汉理工大学硕士学位论文 图片，以监控流程流转情况。 ( 3 ) 工作流管理系统的结构嘲 工作流管理系统一般多采用j 2 e e 开发架构，结合x m l 技术，符合w t m c 标准。是具有平台无关性、应用服务器无关性，并同时支持o r a c l e 、s y s b a s e 、s q l s e r v e r 、d b 2 、m y s q l 等多种大型数据库的软件产品。同时提供支持j a v a 、 d e l p h i 、v b 、v c 、p b 等多种语言的通用a p i 。可以进行快速开发，并且可以实 现分布式部署。 工作流管理系统的产品结构一般划分为三层：开发( d e v e l o p m e n t ) 、运行 ( r u n n i n gs e r v i c e ) 、使用( c l i e n tu s e r ) 。结构图如图2 1 2 。 图2 1 2 工作流管理系统的一般结构 包含六个重要的开发平台，多个运行服务器和多个客户端软件，支持多种 语言的a p i ，具有很大的灵活性，可以开发基于c s 和b s 结构的应用系统。适 用于众多行业和系统 ( 4 ) 工作流管理系统的功能 一般而言，所有的w f m s 都将包含如下三大功能模块：即建立阶段的功能、 武汉理工