基于ＰＩ－演算的網(wǎng)上并聯(lián)審批業(yè)務(wù)流程建模及驗證

摘要：首次將進(jìn)程代數(shù)PI演算理論引入電子政務(wù)流程建模中，對電子政務(wù)研究中的熱點、難點，即網(wǎng)上并聯(lián)審批流程進(jìn)行了形式化建模，并對所建立的模型進(jìn)行了驗證，確保了模型的正確性和可行性，極大地降低了項目實施投資風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：電子政務(wù)； 流程建模； 模型驗證； PI演算； 進(jìn)程

中圖分類號：TP393.09文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-3695(2007)12-0047-04

0引言

近年來，世界各國在提倡和推進(jìn)信息化戰(zhàn)略中都把電子政務(wù)作為首要任務(wù)。推進(jìn)政府部門辦公自動化、網(wǎng)絡(luò)化、電子化已是大勢所趨。國內(nèi)各級政府都在大力推進(jìn)信息化建設(shè)。政府的組織形態(tài)也正由職能型向服務(wù)型轉(zhuǎn)變^[1]；政府的行政業(yè)務(wù)正由傳統(tǒng)的方式向信息化方向轉(zhuǎn)變。中國政府的電子政務(wù)經(jīng)過前期的投資建設(shè)已經(jīng)具備了一定的硬件設(shè)施和軟件環(huán)境。但是政府各部門之間聯(lián)合審批事項數(shù)據(jù)始終不能共享，這使得數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作成為我國電子政務(wù)發(fā)展過程中要解決的關(guān)鍵問題。行政許可法的頒布給基于業(yè)務(wù)流程為核心驅(qū)動的跨部門聯(lián)合行政審批帶來了挑戰(zhàn)和契機(jī)，跨組織、跨部門、跨區(qū)域的網(wǎng)上關(guān)聯(lián)審批成為了目前研究的熱點和難點。

網(wǎng)上并聯(lián)審批是應(yīng)用Web技術(shù)，把分布在不同部門、不同區(qū)域的已有、將有的政府信息資源迅速整合成為一種沒有（或很少有）時間和空間的制約，以信息通信手段實現(xiàn)政府跨部門協(xié)作和統(tǒng)一審批的信息系統(tǒng)。要實施網(wǎng)上并聯(lián)審批系統(tǒng)第一步工作是根據(jù)應(yīng)用要求設(shè)計業(yè)務(wù)流程，也稱為流程建模。要完成網(wǎng)上并聯(lián)審批的電子化和網(wǎng)絡(luò)化，準(zhǔn)確地構(gòu)建電子政府的業(yè)務(wù)模型是十分關(guān)鍵的一步。流程建模合理與否決定政務(wù)項目的成敗。

前期用于政府業(yè)務(wù)建模的技術(shù)有工作流圖、UML^[2]、Petri網(wǎng)、BPMS等。UML是面向?qū)ο箝_發(fā)中的一種通用而又統(tǒng)一的圖形化模型語言。UML建模形式簡單易懂，但缺乏形式化語義基礎(chǔ)，模型檢測性差。工作流技術(shù)(workflow)早期主要用于描述工業(yè)及辦公自動化，對工作過程約束條性太強(qiáng)，靈活性較差，較適用于一些相關(guān)規(guī)范、穩(wěn)定不變的業(yè)務(wù)流程。即使工作流管理聯(lián)盟全新定義了工作流^[3，4]，但是大規(guī)模過程操作中隱含著錯誤^[5]。Petri 網(wǎng)技術(shù)具于豐富的語義定義、堅實的數(shù)學(xué)理論和直觀的圖形化界面，是目前構(gòu)建工作流模型較為理想的建模方法^[6，7]。但對于復(fù)雜系統(tǒng)的流程模型描述有一定的局限性^[8]。BPM^[9，10]被Smith、Fingar稱為業(yè)務(wù)流程管理的第三次浪潮。它是一種以規(guī)范化的構(gòu)造端到端，以持續(xù)提高組織業(yè)務(wù)績效為目的的卓越業(yè)務(wù)流程管理方法。BPM的關(guān)鍵是將業(yè)務(wù)流程計算機(jī)模型化、標(biāo)準(zhǔn)化，將業(yè)務(wù)流程與業(yè)務(wù)應(yīng)用相分離。BPM的技術(shù)實現(xiàn)被稱為業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)(BPMS)。BPMS^[11]的技術(shù)基礎(chǔ)是工作流管理系統(tǒng)(WfMS)、企業(yè)應(yīng)用集成(EAI)、電子商務(wù)等。BPMS的理論基礎(chǔ)是進(jìn)程代數(shù)PI演算^[12~15]。PI演算比傳統(tǒng)工作流模型更加靈活、理論性更強(qiáng)，能描述復(fù)雜系統(tǒng)，支持結(jié)構(gòu)變化的動態(tài)系統(tǒng)，提供安全控制，支持信息的異步并發(fā)性，將計算機(jī)的計算和通信兩種基本功能進(jìn)行統(tǒng)一，從而能協(xié)調(diào)分布式業(yè)務(wù)流程。

本文首次引入進(jìn)程代數(shù)PI演算理論到電子政務(wù)建模中，對復(fù)雜的、動態(tài)變化的、并發(fā)運(yùn)行的網(wǎng)上并聯(lián)審批系統(tǒng)進(jìn)行了形式化建模，并對所建模型的合理性、可行性進(jìn)行了分析驗證；確保了模型的正確性，避免了模型實施過程發(fā)現(xiàn)錯誤的修改周期長、代價大等缺陷，確保了政府部門項目的成功率，極大地降低了政府項目投資風(fēng)險。

用死鎖檢驗命令deadlocks檢驗流程P是否有死鎖。結(jié)果是沒有死鎖。用交互模擬step命令運(yùn)行流程P。結(jié)果是流程P的每一步運(yùn)行過程，如申辦人與工商系統(tǒng)的通道是什么及通道上的信息是什么等。這有利于分析、檢查整個流程的每一步交互是否按設(shè)計過程在運(yùn)行，等等。

在應(yīng)用PI演算理論對網(wǎng)上并聯(lián)審批業(yè)務(wù)流程所建模型驗證及推理過程、跟蹤分析、檢驗業(yè)務(wù)流程中，發(fā)現(xiàn)了描述過程中不合理部分，修正后使模型更具有合理性、實用性，確保了項目的可行性，從而避免了模型實施后錯誤修改周期長、代價大等缺陷，極大地降低了政府項目投資風(fēng)險，提高了項目的成功率。

4結(jié)束語

政府網(wǎng)上并聯(lián)審批業(yè)務(wù)流程系統(tǒng)是電子政務(wù)研究的熱點方向。本文首次把PI演算理論引入到電子政府中來，為政府業(yè)務(wù)系統(tǒng)長遠(yuǎn)建設(shè)發(fā)展作了初步的探索。PI演算對政府網(wǎng)上并聯(lián)審批業(yè)務(wù)流程的信息交互進(jìn)行了精確的抽象描述，并對整個業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了驗證，政府投資的風(fēng)險大大降低了。它為政府跨部門、跨區(qū)域信息交互提供了新的思路和方法。

下一步工作中，以PI演算為理論基礎(chǔ)開發(fā)業(yè)務(wù)流程圖形化管理軟件，將實現(xiàn)圖形化描述與進(jìn)程代數(shù)驗證自動雙向轉(zhuǎn)換。應(yīng)用PI演算等互模、強(qiáng)互模、弱互模、觀察互模等理論，近一步分析及優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，從而推動電子政務(wù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

［1］孟慶國，樊博.電子政務(wù)理論與實踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

［2］徐寶文， 周毓明， 盧紅敏.UML與軟件建模[M].北京:清華大學(xué)出版社，2006.

［3］GEORGAKOPOLOUS D，HORNICK M， SHETH A.An overview of workflow management:from process modeling to workflow automation infrastructure[J].Distributed and Parallel Databases，1995，3(2):119153.

［4］Workflow Management Coalition.Workflow management coalition terminology and glossary，WfMCTC1011[S].Brussels:WfMC，1996.

［5］AALST W. Finding control flow errors using Petrinetbase techniques[M]//AALST W， DESEL J， OBERWEIS A.Business process mangement:models，techniques， and empirical studies. Berlin: SpringerVerlag， 2000:161183.

［6］李紅臣， 史美林. 工作流模型及其形式化描述[J]. 計算機(jī)學(xué)報，2003，26(11):14561463.

［7］AALST W van der. HEE K van. 工作流管理模型、方法和系統(tǒng)[M]. 王建民， 聞立杰，等譯.北京：清華大學(xué)出版社， 2004.

［8］AALST W M P van der. PIcalculus versus Petri nets: let us eat “humble pie”， rather than further inflate the “PI hype”[J]. BPTrends， 2005，3(5)：111.

［9］SMITH H， FINGAR P. Business process management:the third wave [M]. Tampa: MeghanKiffer Press， 2003:1-312.

［10］SMITH H.Business process managementthe third wave:business process modeling language (BPML) and its PIcalculus foundations[J]. Information and Software Technology，2003，45:10651069.

［11］SMITH H， FINGAR P. Workflow is just a PI process[EB/OL]. (2004-01).http:www.bptrends.com.

［12］MILNER R. Communicating and mobile systems: the πcalculus[M].Cambridge:Cambridge University Press，1999:1161.

［13］MILNER R.The polyadic πcalculus:a tutorial[M]//Logic and algebra of specification. Berlin :SpringerVerlag，1993:1-50.

［14］SANGIORGI D，WALKER D. The πcalculus: a theory of mobile processes[M]. Cambridge: Cambridge University Press，2001:1-580.

［15］MILNER R，PARROW J，WALKER D. A calculus of mobile processes Ⅰ，Ⅱ[J].Inf Comput， 1992，100(1):1-40，41-77.

［16］MILNER R. Communication and concurrency[M]. Englewood Cliffs， NJ:Prentice Hall International，1989:1-260.

［17］陳禹六.IDEF 建模分析和設(shè)計方法[M].北京 :清華大學(xué)出版社，1999.

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文”