基于Petri网的业务流程模型变化域分析与优化

摘要

Petri网具有丰富的实用背景，其作为建模工具能将业务流程问题投影成网络模型，从而将对业务流程问题的分析转化为对流程模型的分析。在以电子商务业务流程分析为代表的模型应用中，不仅要分析模型的可达性，还要对其执行行为进行研究。尤其当源模型较难获得或可操作性低以致需要重构一个目标模型来对问题进行分析时，对目标模型的行为一致性分析显得尤为重要。由此，模型的行为分析可概括为两个方面:一方面为目标模型的行为一致性匹配分析，包括变化域的确立、寻找等;另一方面为在一致性匹配的目标模型中对行为执行路径的选择分析。为提高目标模型的一致性度以及确保执行路径的最优性，本文主要研究以下四个方面的内容:
　　(1)针对源模型与目标模型间的一致性比较问题，已有的方法都是通过分析模型任务间的结构或行为的匹配程度来确定模型间的差异性，在解决模型中存在复杂的交互序列时有一定的局限性。本文提出了基于Petri网动力学表达式的分析业务流程模型行为偏差的方法，用表达式来计算模型中各序列间的行为距离以及模型间的行为继承程度，给出了业务流程模型间的行为偏差计算方法。该方法将模型结构和行为的匹配程度相结合，实现了模型间的行为偏差分析。
　　(2)针对目标模型中变化部分的寻找问题，已有研究都是基于序列角度考虑的，通过变化节点来搜索变化范围，存在很大局限性。本文提出了基于Petri网动力学表达式的寻找最小变化区域的分析方法，从模型角度分别给出了寻找流程模型中疑似非有效序列的方法，以及确定流程模型中最小变化域的分析方法。
　　(3)针对用模块替换方法修正目标模型中变化域的问题，已有的对模块替换的研究仅考虑控制流对行为活动的约束，忽略了数据流在模型中的作用，存在很大局限性。本文提出了基于微分Petri网的模块适配分析方法，分别从语义学角度利用微分Petri网的演化表达式对模型的控制流网与数据流网进行活性检测，以及利用微分Petri网对替换模块及其离散部分与连续部分进行结构稳定性分析。
　　(4)针对流程模型中行为执行最优路径的寻找问题，已有的研究都是建立在静态分析基础上，忽略了行为约束条件对执行行为有效性的影响，所得结果具有一定的局限性。本文利用Petri网行为轮廓序关系描述约束条件并确定行为有效区间，提出了基于模态Petri网行为有效区间寻找最优路径的分析方法。该方法以行为有效区间替代以有的固定值方法，便于更好地描述业务流程的行为约束以及约束下的有效行为。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 一致性分析

1．2．2 变化域控制与优化

1．3 本文内容安排

2 基础知识

2．1 Petri网相关知识

2．2 行为轮廓的相关知识

3 基于Petri网动力学表达式的业务流程模型行为偏差分析

3．1 模型匹配概述

3．2 模型偏差问题阐述

3．3 基本概念

3．4 基于行为动力学及行为轮廓分析流程模型的行为偏差

3．4．1 序列间行为距离的计算

3．4．2 模型间的行为继承计算

3．4．3 模型间的行为偏差计算

3．5 实例分析

3．6 本章小结

4 基于Petri网动力学表达式的最小变化域的分析方法

4．1 一致性问题概述

4．2 变化域问题阐述

4．3 变化域基本概念

4．4 基于Petri网动力学表达式寻找最小变化区域的分析

4．5 案例分析

4．6 本章内容小结

5 基于微分Petri网模块适配的方法分析

5．1 适配问题概述

5．2 模块替换问题阐述

5．3 网的基本概念

5．4 基于微分Petri网的模块适配分析

5．4．1 基于OPN的模块合成

5．4．2 基于DPN的目标模型活性检测

5．4．3 基于极小支集的最适配模块选取分析

5．5 实例分析

5．6 本章小结

6 基于模态Petri网行为有效区间寻找最优路径的方法分析

6．1 路径优化问题概述

6．2 最优路径问题阐述

6．3 模态网的基本概念

6．4 基于分支有效区间寻找最优路径的分析

6．5 案例分析

6．6 本章小结

7 总结

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果