基于網上預訂系統業務流程的配置優化

姚 惠，劉祥偉，王麗麗

(安徽理工大學數學與大數據學院，安徽淮南 232001)

基于網上預訂系統業務流程的配置優化

姚 惠，劉祥偉，王麗麗

(安徽理工大學數學與大數據學院，安徽淮南 232001)

業務流程優化是業務流程管理的重要環節，對于包含約束的業務流程的優化是難以處理的。本文基于Petri網的一致性分析方法對網上預訂系統業務流程進行優化，首先，給出業務流程Petri網源模型，然后對事件序列進行配置分析，查詢各活動集的弱序關系，最后，通過添加有關配置變遷進行優化，實現對網上預訂系統業務流程的優化分析。

業務流程；行為一致性；配置優化；行為過程；約束

目前，有許多關于配置優化方面的研究。Weidich M[1]提出一個基于行為輪廓的基本概念，通過提取一個特定活動的流程片段來構造一個可配置的流程片段，使用結構分解技術有效地判斷是否符合業務流程模型。Scott Bourne[2]提出用云服務傳遞模型，基于云計算的流程模型，通過可配置流程模型滿足特定業務需求，幫助企業降低過程開發和維護的成本。Bpass可配置模型基于本體的高度抽象的配置指導和從現有流程存儲中提取配置指導的一個自動化方法。Assy N[3]依據流程模型的重復使用，在語言基礎上說明發展配置流程模型在滿足新業務需求方面的重要性，且提出運用一組已提取的流程模式系統，來指導配置流程模型的發展。用模式系統代替過程活動，給出進化模式的指導，確保模式可以把所有變化運用到流程模型配置中。Yongsiriwit K[4]提出將一組過程變量融合到一個可配置的流程模型中，合并模型包含了原始模型的行為，確保了模型中每個變遷可達，通過配置和個體化可得到任何輸入模型，適用于整個流程模型。Sbai H[5]提出了一種基于語義的驗證方法，可以驗證可配置流程模型。在可配置的業務流程模型中，不正確的配置可能會導致行為異常問題。通過處理數據語義驗證可配置的業務流程模型，簡化難以理解的業務流程，通過配置降低業務流程的復雜度。

本文以Petri網行為一致性為基礎，提出基于業務流程的配置優化分析。配置優化時先依據業務流程行為建立Petri網源模型，在源模型基礎上，通過優化利用隱藏的事件序列，根據用戶的要求，以添加隱藏變遷或者阻塞變遷來實現配置優化，最后得到一個配置優化的Petri網流程優化模型。

1 基本概念

定義1[6](Petri網) 一個Petri網PN=(P,T,F)是一個四元組，滿足以下條件：(1)P是有限庫所集，T是有限變遷集；(2)P≠?,T≠?且P∩T=?；(3)F=(P×T)∪(T×P)表示PN的流關系。

在Petri網PN中存在一種弱序關系，即包含T×T所有的變遷對(x,y)中存在一個發生序列δ=t1t2…tn,當i∈{1,2,…,n-1}時，i

定義2[6](行為輪廓)PN=(P,T,F)是一個Petri網，對任意的變遷對(x,y)∈(T×T)，滿足下列關系之一：(1)嚴格序關系→，當且僅當x?y,y?x；(2)排他性關系+，當且僅當x?y,y?x；(3)交叉序關系‖，當且僅當x?y,y?x,則稱BP={→,+,‖}為Petri網的行為輪廓。

業務流程Petri網系統從最初運行到最終終止，每一個變遷的發生都不是任意執行的，往往具有一定的隱藏事件序列。這種隱藏序列在不同的Petri網系統并非完全相同，即使是同一個系統，在系統的各個部分的序列也可能不同。

2 基于網上預訂業務流程行為的配置優化分析

2.1 業務流程行為模型

在業務流程行為模型中，一個可配置的流程模型可以被定制成用戶、企業或者組織所需要的模型。通過挖掘隱藏或者阻塞業務流程模型的一部分來實現配置優化，找出行為約束下的事件序列和具有行為關系的活動對，對其進行配置優化。實際生活中的業務流程，往往轉化成一個Petri網。通過找出隱藏或者阻塞的部分變遷，對其優化來滿足各個行業和客戶的需求。

用戶登錄網上預訂系統后，依據個人需求選擇航班，然后經過身份認證，生成訂單，之后付款，支付中心收到付款后發送短信通知用戶支付成功。圖1是一個描述網上預訂機票的業務流程，用Business Process Management(BPM)語言描述的業務流程，為了使其簡便、直觀，可將上述預定業務流程用Petri網模型進行構建、分析。圖2是依據網上預訂系統業務流程構建的預訂系統源模型。

圖1 網上預訂系統業務流程

圖2 網上預訂系統源模型

2.2 網上預訂系統優化分析

在網上預訂飛機票的過程中，用戶通過注冊，登錄系統開始預定飛機票，依據個人需求選到匹配的票之后，等待購買。在支付過程中，不同用戶的支付金額不同，這主要是由不同的約束條件引起的。為了滿足不同用戶需求，對網上預訂系統源模型添加有關配置的信息，達到優化源模型的目的。具體算法如下：

算法1 導出優化模型

輸入：網上預訂系統業務流程源模型PM以及約束條件

輸出：網上預訂系統業務流程優化模型PMO

步驟1：將網上預訂系統業務流程源模型PM轉化為Petri網結構圖；

步驟2：找出滿足約束條件，不執行的隱藏變遷t∈T并隱藏此變遷t；

步驟3：找出滿足約束的阻塞變遷t∈T，并阻塞此變遷t；

步驟4：沒有約束的其他部分變遷t∈T不發生任何變化，仍保留在網上預訂系統優化模型PMO中，輸出優化模型PMO；

步驟5：算法結束。

業務流程模型是一個可配置的業務流程模型，可根據特定的需求配置業務流程模型，通過尋找業務流程模型中的阻塞變遷，進而對流程模型配置優化。圖3描述在支付過程中，積分少的用戶，只能選擇全額支付，不能使用積分進行兌換。針對這樣的情況，可在業務流程中通過添加配置信息，實現其功能。

圖3 普通用戶的支付流程

網上預訂系統源模型與實際預定業務流程存在著一定的差異，即約束問題。在網上預訂系統源模型中，存在著以下問題：(1)在網上預訂系統中普通客戶必須升級為會員客戶，才可進行積分兌換支付；(2)若有黑客盜取支付中心的消費信息，修改付款金額，而支付中心并未察覺，將會導致實際金額過少。

為了解決以上約束問題，可在源模型的基礎上添加配置信息以實現配置優化。下面是模型配置優化的具體內容。對于問題(1)，可通過阻塞變遷t來解決，普通用戶由于積分過少，不能使用積分進行部分付款，只有會員可以積分付款，普通用戶升級為會員客戶即可解決這一問題；對于問題(2)，可加強支付中心對客戶的審核力度，若發現黑客，可以通過阻塞變遷t來解決問題。

滿足約束條件的配置優化模型PMO如圖4所示。

圖4 網上預訂系統配置優化模型

4 結語

本文以行為一致性為基礎，基于事件業務流程，建立業務流程中變遷之間的關系模型圖，對網上預訂系統的實例進行配置優化分析。由于眾多業務流程模型的結構復雜，運行系統不夠完善，導致系統運作效率不高，嚴重影響了企業或組織的整體運營效果。為了消除這些不利因素，配置優化顯得至關重要。而關于如何去除配置優化后的模型出現死鎖或者活鎖,如何配置業務流程模型使得系統更加高效地運行來滿足消費者的需求等問題有待更進一步的研究。

[1]Weidich M,Polyvyanyy A,Mending J,et al.Efficient computation of casual behavioural profiles using structural decomposition[C].In Processing of Petri Nets,2010 LNCS.Springer,Heidelberg,2010.

[2]Scott Bourne,Claudia Szabo,Quan Z.Managing configurable business process as a service to satisfy client transaction requiremengts[C].2015 IEEE International Conference on Services Computing,2015.

[3]Assy N,Chan N N,Gaaloul W.An automated approach for assisting the design of configurable process models[J]. IEEE Transactions on Services Computing,2015,8(6):874-888.

[4]Yongsiriwit K,Assy N,Gaaloul W.A semantic framework for configurable business process as a service in the cloud[J].Journal of Network and Computer Applications,2016(59):168-184.

[5]Sbai H,Fredj M,Kjiri L.To trace and guide evolution in configurable process models[C].International Conference on Computer Systems and Applications (AICCSA),2013:1-4.

[6]Dijkman R,Hofestetter J,Koehler J.Business Process Model and Notation[M].Springer,2010.

[7]V Gruhn,R Laue.Reducing the cognitive complexity of business process models[C].The 8thIEEE International Conference on Cognitive Informatics(ICCI),2009:339-345.

[8]Smirnov S,Weidlich M,Mendling J.Business process model abstraction based on behavioral profiles[C].In 8thInternational Conference, San Francisco,Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg,2010,6470 :1-16.

[9]Derguech W,Bhiri S.Merging business process variants[C].Springer Berlin Heidelberg,Business Information Systems,2011(87):86-97.

The Online Reservation System About Configuration Optimization of Business Processes

YAO Hui,LIU Xiang-wei,WANG Li-li

(School of Mathematics and Big Data Anhui University of Science and Technology,Huainan Anhui 232001,China)

Business processes is an important part of business process management to business process optimization, which are difficult to handle for the optimization of business processes contained constraints.Based on the consistency analysis method, this paper optimizes the online booking system.Firstly, the source model of business processes ofPetrinet is given, and then the sequence of events is analyzed, and the weak order relation of each activity set is queried. Finally, the optimization of the business processes of the online booking system is realized by adding the configuration transition.

business processes;behavioral consistency;configuration optimization;behavioral process; constraint

2017-04-10

國家自然科學基金項目“基于Petri網行為輪廓的業務流程交互下變化域傳播機理及控制方法研究”(61572035)；國家自然科學基金項目“基于行為Petri網的業務系統變化域分析方法及應用研究”(61402011)；安徽省自然科學基金項目“面向可信管理的業務系統變化域分析方法研究”(1508085MF111)；安徽省高校自然科學基金重點項目“Petri網中同步距離理論研究及其在分布式工作流中的應用”(KJ2016A208)。

姚 惠(1993- )，女，碩士研究生，從事Petri網研究。

劉祥偉(1977- )，女，副教授，從事Petri網和可信軟件研究。

TP391.9

A

2095-7602(2017)08-0047-04