基于Petri网行为轮廓的故障变化域定位方法研究

摘要

业务流程模型系统中的故障诊断是业务流程系统运行中一项重要的研究课题，业务流程中系统运行的管理包括流程运行的设计和实施、流程模型的建立和分析研究以及运行程序的执行等三部分。课题研究的关键是如何定位业务流程系统中的故障变化域进而规范流程系统。业务流程模型系统运行时由于模型间交互或其他不定因素使源模型与目标模型产生不一致的区域，即流程模型的变化域。所谓故障域也称故障变化区域是指变化域中的某个区域对系统运行产生的影响致使系统异常运行，产生存在故障的区域。模型中存在变化域不一定都使系统发生故障，但流程模型中若存在故障域就一定有变化域，即故障域是变化域存在的必要条件。本文通过精确定位变化域中的故障域，不仅有助于降低运营成本，还可以控制降低故障变化域对流程模型整体的影响，提高复杂流程模型中系统正常运行的效率，同时也能提高企业生产效率，以及在提高服务质量方面都发挥着重要的作用。
　　随着计算机系统和业务系统规模的不断壮大，业务流程的管理变得越来越重要，相对业务流程的要求也相对提高了很多。由系统合成和模型合成所引起的系统发生错误的情况也越来越多，已有的方法研究表明，使用Petri网和行为轮廓的相关理论对故障变化域分析是十分有效的，但此方法是在缺少变化日志的前提下提出的，因此有一定的局限性。所以，探讨系统Petri网模型合成时可能会产生的故障与系统中变化域之间的关系，可以更好的定位故障变化域，操作的运转效率得到大幅度提高，进而达到高效率的生产及服务。对于定位模型系统中的故障变化域，已有的方法是通过切片方法寻找变化区域，此方法运算量较大而且对于大型复杂系统的准确性上存在不足。针对这一问题，本文所讲的内容主要从行为和结构两个方面来对流程模型进行分析和研究，提出基于行为轮廓、因果行为轮廓的基础上对事件轨迹和模型结构进行研究，从而准确定位业务流程系统中故障变化域，使得定位方法更加的完备。本文主要贡献有:
　　(1)对于已知源模型和事件发生序列集的基础上研究流程模型的变化，通过研究系统中行为轨迹所产生的行为弱序关系与源模型不一致的地方，有效提出了基于Petri网行为轮廓理论定位流程系统运行中产生的故障变化域。分析产生这种变化可能的原因，研究产生该类变化的结构特征，从而对可能发生的故障进行定位，分析对应系统的故障变化域。快速、准确的定位系统的故障变化域是研究流程模型的一个难点。目前已有的方法对于大型的结构复杂的流程模型故障域的定位其方法有一定的局限性。本文基于Petri网的行为轮廓理论，对自由选择网进行分析和研究，先通过捕捉系统行为的事件轨迹集合，并对比源模型中各个变迁间的弱序关系，根据对流程中行为变化的分析，从而进一步精确寻找故障变化域的位置。
　　(2)计算机系统和业务流程系统的实际需求的多样化，业务流程管理系统中的多模型组合和交互也越来越普遍，在已有的研究结论中，针对行为变换分析的研究成果大都出自业务流系统的变化域和变化传播分析方面。研究变化在模型间传播，但是并没有探讨如何寻找到变化的节点也很少从探讨变化产生的原因出发，去寻找变化节点的位置。基于以上分析，本文定位故障变化域是通过捕捉信息系统记录的系统运行行为事件轨迹集合进行分析，得到系统中故障变化域产生的根本原因，从而进一步快速、精确寻找系统故障区域所包含的位置。从行为轮廓的角度结合因果行为轮廓，对业务系统的故障区域的定位分析，探讨引起这些行为变化的原因，进一步定位出业务流程系统中的结构变化区域为新增最小结构故障域，确保业务流程系统的正常运行。最后，通过一系列的实验证明了该方法的准确性。

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摘要

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表清单

引言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 业务流程模型非一致分析

1．2．2 业务流程模型一致分析

1．2．3 定位故障域的方法分析

1．3 研究动机

1．4 本文的内容安排

2．1 Petri网的相关知识

2．1．1 Petri网及相关概念

2．1．2 Petri网的性质

2．2 行为轮廓

2．2．1 行为轮廓的基本概念

2．2．2 行为轮廓的性质

3 变化域在实例中的应用研究

3．1 概述

3．2 实例分析

3．3 本章小结

4 基于行为轮廓的系统故障变化域定位方法研究

4．1 概述

4．2 基本概念

4．3 基于弱序关系的变化域分析

4．4 实例分析

4．5 本章小结

5 基于行为轮廓的系统最小故障域定位方法分析与研究

5．1 概述

5．2 问题概述

5．3 基本概念

5．4 新增最小结构故障域定位方法

5．5 实例分析

5．6 本章小结

6．1 本文的主要工作

6．2 未来工作

参考文献

作者简介及读研期间主要科研成果