基于着色Petri网的柔性工作流研究与应用

摘要

工作流面临着执行过程中的重组与节点的重复执行，传统静态工作流技术不能实时的更新与缺乏柔性的特性就与实际需求变更产生了矛盾，一种正确的灵活的可适应动态变更的工作流建模方法与流程驱动引擎将有效的提高流程的的设计和运行的效率。工作流现存的主要问题是：（1）工作流建模问题，如何改进现有的流程建模方法，提供更丰富的建模元素，在运行时为工作流提供更为合适的驱动源动力，是目前柔性工作流研究领域需要解决的一个根本问题；（2）工作流运行问题，工作流的柔性是在流程运行过程中体现出来的一种动态特性，现存方法的不足体现在工作流的运行机制方面。目前工作流的运行主要是由控制流驱动的，而控制流是由流程模型所含活动之间的顺序关系确定的,无法更好地满足动态偏离和动态变更在运行控制和逻辑一致性判断等方面的要求，限制了工作流对环境变化的动态响应能力。
　　针对上述问题，本文面向提高工作流柔性目标，基于Petri网理论研究增加数据流元素的工作流建模方法，基于典型的activiti工作流引擎，设计柔性工作流引擎，并在政协提案管理、社情民意管理等系统中进行了实现。主要研究内容如下：Petri网作为一种图形化和数学化的建模工具，具有更丰富的表达能力，已被广泛应用于各个领域进行系统的建模、分析和控制。利用 Petri网进行过程建模主要有2个优点：兼顾了严格的语义与方便的图形化建模；是一种基于状态的建模方法。许多学者都采用Petri网来描述流程模型，但是大都局限在控制流描述，没有考虑数据流。本文研究了Petri网基础理论，增加数据流作为建模元素，扩展了模型分支选择和并行路由结构，设计了规则集，所建立的工作流新模型具有更好的模型表达能力和动态组合特性，增强了工作流柔性。
　　传统工作流柔性较低，主要是因为工作流本身在资源、控制、任务分配方面的不确定性，使得建模与运行分离，造成建模结果不能很好应用于实际情况。柔性工作流引擎是柔性工作流中的核心部件，其作用是基于规则的任务与资源的分配和调度。深入剖析传统 activiti工作流引擎设计技术，基于提出的工作流模型和规则集，进行流程协调器和规则解析器设计，开发了优化的工作流引擎，在控制流外增加了数据流驱动，提高了引擎的驱动能力，使工作流管理系统在运行时具有柔性。
　　在分析了政协委员信息服务系统中提案管理、社情民意管理的工作流业务需求基础上，确定了流程中必须的活动、角色、变迁与规则等因素，采用数据驱动的着色Petri流网建立工作流模型，并基于改进的柔性activiti工作流引擎，采用Java EE和Mysq l技术进行了应用实现，大大提高了政协委员信息服务系统对业务动态变化需求的适应性，进一步验证了本文提出的数据驱动的着色 Petri建模方法的有效性和正确性。

目录

声明

引言

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与技术路线

1.4 论文结构

2.1 Petri网的定义

2.2 Petri网基本结构

2.3 Petri网的改进

2.4 Petri网性质介绍

2.5 本章小结

3.1 工作流引擎简介

3.2 Activiti概述

3.3 Activiti结构

3.4 本章小结

4.1 工作流网模型WF-net

4.2 数据驱动的工作流网模型

4.3 政协提案处理实例

4.4 本章小结

5 柔性Activiti工作流引擎设计

5.1 规则解释器

5.2 柔性工作流系统架构设计

5.3 扩展接口设计

5.4 本章小结

6.1 系统设计说明

6.2 业务流程分析

6.3 业务流程表达

6.4 系统的设计与实现

6.5 本章小结

7 总结与展望

参考文献

后记

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著