基于赋时分层着色Petri网的工作流建模与性能评价

摘要

随着企业市场竞争的日趋激烈和业务环境的不断变化，对业务流程管理的要求也变得越来越高，在多流程多实例并行执行的工作流管理系统中，存在各种各样的约束条件和资源竞争，一个多流程多实例执行的任务以最优的方案利用资源完成任务，是工作流调度优化要研究解决的课题，它对企业的资源配置和生产效率有非常重要的现实意义。 工作流技术是实现企业业务过程建模、仿真分析、优化管理的核心技术。它将业务过程逻辑从应用系统中分离出来，达到了对过程建模、重组和重用的目的。随着工作流技术的发展，用户对工作流管理系统的可靠性和正确性要求越来越关注。工作流管理系统的最重要功能之一就是工作流建模。一个好的工作流模型是实现一个具有高度灵活性、可靠性、可用性、可伸缩性和互操作性的工作流管理系统的关键和基础。工作流建模主要是研究如何清晰、准确地表示实际应用中的业务过程，特别是研究如何以形式化的方法表示工作流模型。 随着工作流技术的发展，工作流模型越来越具有并发、动态、复杂和时序关系强的特点，这给传统的工作流建模方法带来了很大的挑战，比如说UML建模和Petri网建模等。传统的建模方法在解决这类问题时存在着复杂、僵化、柔韧性差、没有时间概念等缺点。时间是工作流中的重要属性，由于工作流的活动和资源具有动态特性，工作流中的时间是非确定性的，难以被精确描述，同时考虑到本文描述的是多流程多实例的工作流调度优化，对着色工作流网（CPWF-net）进行时间、分层扩展，得到赋时分层着色工作流网（HTCPWF-net）来描述流程信息。赋时分层着色Petri网（HTCP-net）由于赋时和分层技术的引入以及相应功能强大的建模软件CPN-Tools的支持，使其在工作流建模领域有了广泛的应用。 本文以典型的工作流管理系统--保险索赔的工作流管理系统作为参照实例，基于HTCP-net进行建模，并且对建立的工作流模型进行了正确性验证和性能分析，同时针对模型的瓶颈提出了优化方案，通过对性能评价结果分析可以证明我们建立的模型和优化方案是可行和有效的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景和意义

1.2国内外研究及现状

1.3研究内容和研究成果

1.3.1研究内容

1.3.2研究成果

1.4论文的结构

第二章赋时分层着色Petri网基础知识与理论

2.1基本Petri网相关知识

2.1.1 Petri网的产生与发展

2.1.2 Petri网描述及定义

2.2高级Petri网

2.2.1着色Petri网

2.2.2分层着色Petri网

2.2.3时间着色Petri网(TCP-net)

2.2.4赋时分层着色Petri网(HTCP-net)

2.3工具软件CPN Tools简介

2.4监视网络

2.4.1监视的定义

2.4.2监视的种类

2.4.3监视函数

2.5本章小结

第三章赋时分层着色Petri网性能评价方法

3.1软件性能评价方法

3.2赋时分层着色Petri网性能评价方法

3.2.1 Monitor监控器分析法

3.2.2状态空间分析法

3.3本章小结

第四章赋时分层着色Petri网与工作流网

4.1工作流基础知识

4.1.1工作流模型概述

4.1.2相关概念

4.1.3工作流模型的基本要素

4.2赋时分层着色工作流网

4.2.1赋时分层着色工作流网(HTCPWF-net)

4.2.2基于HTCPWF-net路由结构

4.2.3工作流网的触发机制

4.2.4 HTCPWF-net的特性

4.3资源管理器

4.3.1资源的定义和分析

4.3.2资源管理器的设计

4.4本章小结

第五章基于赋时分层着色Perri网的建模实例

5.1模型的常量、变量、函数声明

5.2模型的顶层模型

5.3顶层模型的子网结构

5.3.1 compensator Arrive子网模型

5.3.2 Process子网模型

5.3.3 Register claim子网模型

5.3.4 Check only子网模型

5.3.5 Evaluate claim子网模型

5.3.6 Issue payment子网模型

5.3.7 send rejection letter子网模型

5.4模型的监视(Morlitor)函数

5.5本章小结

第六章赋时分层着色工作流网性能分析与优化

6.1基于仿真的模型合理性分析

6.1.1死锁分析

6.1.2冲突检测

6.1.3模型的正确性

6.2基于仿真的性能评价

6.2.1索赔案例的完成时间

6.2.2索赔案例的延迟时间

6.2.3两种保险索赔处理方式延迟时间对比

6.2.4两种保险索赔处理方式等待队列对比

6.2.5模型的仿真报告

6.3保险索赔流程优化

6.3.1资源优化配置

6.3.2流程优化

6.4优化前后性能对比

6.4.1仿真报告

6.4.2优化前后索赔案例完成时间对比图

6.4.3优化前后索赔案例的延迟时间对比

6.4.4优化前后索赔案例等待队列对比

6.5本章小结

结论与展望

参考文献

在学期间所发表的学术论文

致谢