业务过程的一种三层模型――过程逻辑、案例语义和工作流管理
A Three-Layer Model for Business Processes --- Process Logic, Case Semantics and Workflow Management
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摘要: 工作流管理的目标是控制、监视、优化和支持业务过程。精心设计的形式化模型有利于支持工作流管理，因为它能提供对业务过程的显式表示，以此作为计算机分析、验证和执行的基础。基于以上认识，北京大学软件工程国家工程研究中心在为北京市某局设计业务软件时调研了用于工作流管理的各种模型，包括活动图和Aalst的WF-net等。人们普遍认为Petri网最适于作为工作流建模的工具，而WF-net是基于Petri网的工作流形式模型中最普及最有影响的一种。实际上它在一定程度上处于某种统治地位。于是我们将WF-net用于业务过程的设计与开发，及其计算机分析、验证和执行。然而，实践的结果正相反。我们发现用WF-net作为业务过程建模十分困难，因而其分析和验证技术也不便使用，我们只能在实际开发中放弃WF-net，转而研究WF-net本身。我们发现，WF-net存在概念上的混淆，Aalst“工作流管理”一书中保险索赔的例子充分揭示了这一点。完成索赔的五个任务之间存在固有的因果依赖关系，保险业的行规也规定了任务之间的执行顺序，这些依赖关系和顺序构成了过程逻辑(process logic)，是处理所有索赔案例的统一规范。每一案例都有它自己的属性，因而有的得到赔付，有的被拒赔。拒赔和赔付要经过不同的处理路径，为每个案例确定处理路径的是案例语义(case semantics)。按照案例路径控制任务的执行，为任务制定执行者，并处理涉及时间、质量和安全等的有关问题，这是工作流管理(workflow management)。Aalst将工作流看成三维模型，却未能准确给出各维的概念，分不清逻辑、语义和管理的界线。本文中我们明确地定义了过程逻辑、案例语义和工作流管理这三个层次，分别为它们定义了形式模型，提出了各层的分析问题，特别是在最基础的逻辑层给出了具有实用价值的分析方法。基于这些理论成果，我们正在开发一套工作流产品。我们的模型和WF-net的区别来源于对Petri网理论的认识和应用。WF-net偏重于技术层面的处理，我们则是在通用网论(General net theory)之同步论指导下完成的。三层模型共享的基层结构称为同步器(Synchronizer)，是这些模型的概念基础。一方面同步器将业务过程的所有任务连接成整体，给出完整的过程结构；另一方面，同步器控制任务的执行，确保任务间的动态同步。这是与Aalst使用的And-join，OR-join等概念上完全不同的基本结构。为描述案例语义，文中还定义了C_net。C_net的应用并不限于工作流，它的目标是将Petri网的应用扩展到计算机程序的直接描述。实践往往给人以启发。文中从过程逻辑到管理逻辑的转换，使我们对Petri网的一些概念，特别是对偶网概念，有了全新的认识。这是我们意外的收获。Abstract: Workflow management aims at the controlling, monitoring,optimizing and supporting of business processes. Well designed formalmodels will facilitate such management since they provide explicitrepresentations of business processes as the basis for computerizedanalysis, verification and execution. Petri Nets have been recognizedas the most suitable candidate for workflow modeling, and as such,formal models based on Petri Nets have been proposed, among them WF-netby Aalst is the most popular one. But WF-net has turned out to beconceptually chaotic as will be illustrated in this paper with anexample from Aalst's book. This paper proposes a series of models forthe description and analysis of business processes at conceptuallydifferent hierarchical layers. Analytic goals and methods at theselayers are also discussed. The underlying structure, shared by allthese models, is SYNCHRONIZER, which is designed with the guidance ofsynchrony theory of GNT (General Net Theory) and serves as theconceptual foundation of workflow formal models. Structurally,synchronizers connect tasks to form a whole while dynamicallysynchronizers control tasks to achieve synchronization.
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