從私有過程提取公共過程構建業務協同的方法

莫 啟 代 飛 朱 銳 笪 建 林雷蕾 李 彤 謝仲文 鄭 明

1(云南大學軟件學院 昆明 650091)2(西南林業大學大數據與智能工程學院 昆明 650091)3(云南省軟件工程重點實驗室(云南大學) 昆明 650091)4 (淮安開放大學信息工程系 江蘇淮安 223001)

從私有過程提取公共過程構建業務協同的方法

莫 啟1,3代 飛2,3朱 銳1,3笪 建1,4林雷蕾1李 彤1,3謝仲文1,3鄭 明1

1(云南大學軟件學院 昆明 650091)2(西南林業大學大數據與智能工程學院 昆明 650091)3(云南省軟件工程重點實驗室(云南大學) 昆明 650091)4(淮安開放大學信息工程系 江蘇淮安 223001)

(moqiyueyang@163.com)

業務過程協同允許組織之間彼此進行通信、交互和協作以完成特定的業務目標.為了確保實施的正確性和一致性，需要對業務過程協同進行建模和分析.針對從私有過程(組織所擁有的完整流程)中抽取公共過程(組織參與協同的流程)以構建業務過程協同，首先定義業務過程模型以表示組織的私有過程，該模型由內部視圖和公共視圖組合而成，且內部視圖是自由選擇網結構；進而將業務過程模型抽象為4種基本塊，即順序塊、選擇塊、并發塊及迭代塊；針對這4種基本塊提出各自的抽取規則集以獲得組織的公共過程，并從理論上證明了這些規則集能夠保持協同中接口一致性，從而確保了每一次抽取是上下文無關的.通過對協同制造中供應鏈進行建模并與現有的、典型的方法進行對比分析，結果表明：相對于已有的工作，在考慮隱私保護原則的情況下，所提方法能夠更加有效地對業務過程協同進行建模和分析.

業務過程協同；異步消息通信；業務過程模型；基本塊；抽取規則集；接口一致性

近年來，隨著Internet成為主流的計算平臺，尤其是面向服務計算(service-oriented computing, SOC)的快速興起，使得跨組織協同成為可能，也為這種跨組織間的交互和協作提供了技術支持.隨著經濟全球化的發展和企業信息化程度的不斷提高，企業的經營模式發生了重大的變化，企業的業務活動已從企業內單目標為導向的獨立模式發展成為跨企業多目標合作的協同模式[1].在現代商業環境下[2-3]，沒有一個企業是孤立的，企業作為參與者參與到協作中去.在協作過程中，它們彼此進行交互以完成特定業務功能.業務過程協同，如企業信息系統[4]、電子商務[5]等，由于通常涉及到多個業務過程單元，跨越了組織邊界，其主要任務是通過各自的信息系統，不同企業之間可以方便地進行協作以完成特定的業務目標[6].為確保業務實施的正確性和一致性，需要對其建模和分析.因此，如何對業務過程協同進行合理、有效地建模和分析成為當前業務過程管理(business process management, BPM)領域內的一個研究熱點.

針對于業務過程，研究者們提出了多種建模和分析方法.一般來說，業務過程協同的建模和分析通常需要借助某種形式化方法，主要有基于Petri網(典型如文獻[7])和基于進程代數(典型如文獻[8-9])的方法.然而，目前已有的、典型的一些形式建模工作在建模業務過程時普遍對隱私保護原則考慮不足(如文獻[7,9])，即參與協同組織將其內部的全部流程信息暴露出來，這樣就導致了建模業務過程協同時與需要保護組織隱私的原則相違背；針對上述不足，一些學者在上述基礎上做了改進(如文獻[10-11]等)，歸納起來可分為2類：1)首先給出協同全局契約，然后定義映射規則，并以此為基礎從契約中生成每個參與組織的私有過程，屬于一種自頂向下對業務過程協同建模的方法[10]；2)參與組織首先定義出自己的私有流程，然后通過與其他組織協商確定其協作的接口，進而依據協作的接口從私有過程中抽取出公共過程以構建業務過程協同模型，屬于一種自底向上對業務過程協同建模的方法[11].本文討論的業務過程協同建模方法屬于自底向上范疇，其中根據協作接口從私有過程中抽取出公共過程最為關鍵.需要說明的是，采用自底向上的方式建模協同業務過程并不事先知道完整的協作場景和協作流程細節，因此由這種方式構建的業務過程協同模型可能也存在交互異常，需要通過形式驗證方式確認.如何通過形式驗證確認業務過程協同模型內部是否存在交互異常不是本文關注的重點，本文不予討論.

總的來說，現有的這些工作仍具有如下一些局限性，具體表現為：1)由于沒有考慮隱私保護原則，造成了建立的模型分析效率不高；2)雖然提出了一些抽取規則集，但是并沒有從異步消息通信的角度來證明應用這些規則集對私有過程進行抽取是上下文無關的，即如果一個參與組織的過程模型與其他參與組織過程模型的組合是正確的(正確性可以根據實際需要定義，如合理性等，在本文中不加以區分)，則每一次抽取該過程模型后所得到的過程模型與其他參與組織過程模型的組合也是正確的.此處的上下文指的是業務過程協同中與要抽取過程模型交互的所有過程模型.從而導致了在每一次抽取后，都需要將得到的過程模型與其他參與組織過程模型進行組合，以判斷其正確性，即組合正確性驗證.不斷重復的組合正確性驗證勢必會影響業務過程協同建模的效率，為避免上述情況，抽取規則需是上下文無關的.

根據協作接口從私有過程中抽取出公共過程是上下文敏感的，即可能導致原本可以正常執行的流程在抽取之后無法運行異常，但這種抽取在建模業務過程協同中是必要的，通過抽取過程能夠確保組織內部的一些隱私信息不被上下文所觀察到.為此，在上述已有工作的基礎上，本文主要討論了從私有過程中抽取公共過程的規則集，且這些規則集是上下文無關的.需要指出的是，本文中提到的上下文無關只考慮了任務執行間存在的異步消息傳遞關系.事實上，為了實現共同的業務目標，不同組織間的任務除了采用異步消息通信的方式進行交互外，還可能存在同步關系，即某些任務的執行需要多個組織同時參與等情形，這在下一步工作著重討論.通過使用這些規則集，一方面，可以在保護流程隱私信息的前提下以自底向上的方式來構建業務過程協同；另一方面，可以更加有效地實現對業務過程協同的建模和分析.

本文的主要貢獻包括4個方面：

1) 定義了業務過程模型以表示組織的私有過程，該模型由內部視圖和公共視圖組合而成，且內部視圖是自由選擇網結構[12]；

2) 以業務過程模型為基礎，將其抽象為4種基本塊，即順序塊、選擇塊、并發塊及迭代塊；

3) 針對于這4種基本塊提出各自的抽取規則集以獲得組織的公共過程，在綜合考慮異步消息通信的基礎上證明了這些規則集能夠保持協同中接口一致性，確保了對業務過程模型的每一次抽取是上下文無關的；

4) 實例分析結果表明：相對于已有的工作，在考慮隱私保護原則的情況下，本文的工作能夠更加有效地實現對業務過程協同的建模和分析.

1 相關工作

與傳統的組織內業務過程相比，業務過程協同需要跨越組織(企業)的邊界以實現協作，復雜程度更高并具有新的特征[9,13].如引言所述，由于本文討論的方法屬于自底向上范疇，且相比于以業務過程為基礎直接建模業務過程協同，目前從私有過程抽取公共過程構建業務過程協同模型還需進行深入研究，并未形成系統性的研究成果.因此，下面僅對屬于該方法的一些典型文獻進行介紹.

采用自底向上的方式建模業務過程協同是當前跨組織業務流程建模領域的一個研究熱點.文獻[12]從控制流的角度提出了工作流網(workflow net, WF-net).本質上，WF-net是一種對結構進行約束的Petri網，要求有一個確定的輸入庫所和一個確定的輸出庫所，且輸入庫所沒有輸入弧，輸出庫所沒有輸出弧；隨后，文獻[7]基于WF-net提出了IOWF(interorganizational workflow)用于建?？缃M織工作流；文獻[14]使用有色Petri網從內部和外部的角度對Web服務的業務過程進行建模，并對業務過程模型之間的相容性和相似性進行了詳細地討論；文獻[15]針對跨組織應急聯動系統的特性，在Petri網模型的基礎上擴展了任務執行組織部門、資源消耗以及消息傳遞等要素，提出了OTRM-Net(organization, time, resources and message net)，用于對跨組織應急聯動系統中的任務協同模式和應急處置流程進行形式化建模.雖然，上述建模方法能夠較好地體現業務協作中基于消息異步通信、協作等特征，但同時又將組織內部的私有信息暴露給了伙伴組織，違背了業務過程協同中隱私保護的原則，對于參與組織來說是不可取的.為此，文獻[11,16]以此為基礎進行了改進.文獻[16]首先從多視點的角度提出了一種用于業務過程協同建模的方法，進而對于所建立的形式模型，提出了一組流程約簡集用來對業務過程模型進行化簡以構建最終的業務過程協同模型；文獻[11]在默認參與協同的組織內部視圖是擴展自由選擇網的基礎上，首先提出了一組元結構，包括順序元結構、選擇元結構、并發元結構及循環元結構，然后對每種元結構提出了各自的約簡規則，該規則集借鑒了文獻[16]的思想.由于自由選擇網對于上述4種元結構保持完備性，進而應用這些元結構約簡規則集就能夠對所有的協同組織內部視圖進行化簡，進而提取公共視圖以構建私有過程協同模型.然而，文獻[11,16]中工作的重點是從隱私保護的角度來討論業務過程協同建模的方法，從異步消息通信的角度來看，抽取規則集具有局限性.為有效地實施服務外包，文獻[17]提出了過程視圖概念.過程視圖可由投影規則從私有過程中生成，它將私有業務過程中無關的信息隱藏而僅暴露相關信息給協作伙伴，可視為私有過程的外部映像.雖然文獻[17]給出多種投影關系，如灰盒投影、白盒投影等，并就投影前后的私有過程與過程視圖的匹配程度計算進行闡述，但并未從理論上證明應用這些規則在異步消息環境下能夠保證過程視圖與私有過程的一致性，也未說明應用這種方法是否能夠提高業務過程協同的建模效率.

綜上，現有的建模工作要么基于通信庫所融合的思想將業務過程協同構建成一個規模非常大的Petri網模型，獲得的是全局模型，對組織流程隱私信息考慮不足，導致最終的業務過程協同模型分析效率不高；又或在考慮隱私保護的原則下，提出了一些抽取規則集從私有過程中抽取公共過程以構建業務過程協同模型，但并沒有從理論上來證明應用這些規則集對私有過程進行抽取是上下文無關的，導致其建模效率不高.為克服這些問題，本文首先定義出業務過程模型并將其抽象為4種基本塊，進而基于4種基本塊提出抽取規則集，并證明了這些規則集能夠保持協同中接口一致性，確保了對業務過程模型的每一次抽取是上下文無關的.

2 業務過程模型

在業務過程領域，由于Petri網具有嚴格的形式化語義及成熟的分析技術、直觀的圖形化表示、可用來對業務過程進行建模和分析[7,18].因此，本文采用Petri網作為建模業務過程的形式語言.下面首先基于Petri網來對業務過程模型進行形式地定義，該業務過程模型是本文后續工作開展的基礎.

業務過程模型用于對一個組織內部的結構及組織開放的接口進行描述，表示一個參與組織的私有過程.它包括2個部分：內部視圖和公共視圖.內部視圖對外不可見，用于描述組織內部活動之間的執行順序；公共視圖描述業務過程協同中參與組織對外開放的接口信息，每一個接口具有協同范圍內唯一的語義標識，組織之間通過語義標識進行交互，同時，組織也可以通過映射函數自定義內部視圖中的變遷(活動)到公共視圖中的開放接口，用于決定組織向外提供哪些服務及需要請求哪些服務.

定義1. 內部視圖.用來對一個組織內部活動之間的執行順序進行抽象，它形式化定義為一個基本Petri網IV=(P,T,i,o;F)，其中：

1)P為庫所的有限集合；

2)T為變遷的有限集合；

3)F?P×T∪T×P為流關系；

4)P∩T=?∧T∩P=?；

5) ?t1，t2∈T(t1≠t2)，若·t1∩·t2≠?，則|·t1|=|·t2|=1，表示IV是自由選擇網結構；

6)i,o∈P分別為開始庫所和結束庫所，滿足·i=?,o·=?.

定義2. 公共視圖.用來對一個組織與其他組織之間的通信活動進行抽象，它形式化定義為一個四元組PV=(A,OP,fs,ft)，其中：

1)A為語義標識的有限集，?a∈A表示一個和其他組織進行通信動作的語義標識，用一個字符串來表示；

2)OP為通信操作的集合，是一類特殊的庫所，參見定義3；

3)fs:OP→A表示每一個通信操作對應一個唯一的語義標識；

4)ft:OP→{Send,Receive}表示每個操作對應的消息類型.消息類型Send標識消息發送，而消息類型Receive則標識消息接收.

定義3. 業務過程模型.用來對一個組織的內部視圖和公共視圖進行組合，它形式化定義為一個五元組BPM=(IV,PV,fco,OP,OF)，其中：

1)IV為定義1中的內部視圖；

2)PV為定義2中的公共視圖；

3)fco:IV.T→2OP，表示IV中的每一個變遷所對應的通信操作集合，如果對于IV.T中的一個變遷t，與OP存在映射關系，則稱該變遷t為通信變遷，否則稱為瞬時變遷；

4)OF為通信流關系集合，如果對于IV.T中的一個變遷t，與OP中的通信操作p存在映射關系，且ft(p)=Send，則(t,p)∈OF，否則(p,t)∈OF.

在定義3中，IV中的每一個變遷表示組織內部的一個具體的活動；流關系用來表示活動之間執行的順序；組織的運行狀態用BPM內部視圖中的托肯分布情況，即標識M?IV.P來表示.對于任意庫所p，p中只有含有1個托肯和無托肯2種情況.若p中含有1個托肯，則p∈M，否則p?M.特別地，初始標識記為Ms，對于任意的庫所p，滿足p?Ms且i∈Ms；結束標識記為Me，對于任意的庫所p，滿足p?Me且o∈Me.如果fco=?，則該模型為一個普通的Petri網，否則為帶通信庫所的Petri網.

一個變遷t在標識M下使能，記為M[t>.若業務過程模型在標識M通過執行變遷t到達標識M′，記為M[t>M′.所有從標識M可達的標識集記為R(M)={M′|?σ∈T*,M[σ>M′}，特別地，記R(Ms)為從業務過程模型初始標記Ms可達的所有標識集合.

例如，圖1所示的訂單處理子系統的內部視圖由虛線框內的Petri所刻畫，公共視圖是由虛線框外的虛線庫所組成，每個虛線庫所表示一個通信操作，一個通信操作對應一個唯一的語義標識.如發送消息操作opOrder對應的語義標識為Order.

Fig. 1 Order processing subsystem圖1 訂單處理子系統

3 公共過程抽取

以業務過程模型(組織私有過程)為基礎，結合異步消息通信來對其進行化簡，得到參與組織的公共過程.該公共過程只保留了體現交互行為的通信變遷以達到保護組織隱私及減少模型狀態空間的目的.

在實際應用中，順序、選擇、并行和迭代是組織內任務間存在的基本結構，業務過程模型通常由這4種基本結構組合而成[19].故我們首先將業務過程模型抽象為上述4種基本結構并定義為基本塊；然后通過對這4種基本塊進行分析，提出各自的抽取規則集并證明這些規則集在異步通信環境下能夠保持協同中接口一致性，此處接口一致性是指業務過程模型與上下文組合執行情態在抽取前后保持不變.該特性能夠確保若業務過程模型與上下文組合在抽取前能夠正確執行完成，則在抽取后業務過程模型與上下文組合同樣也能正確執行完成.

3.1 基本塊定義

在本文中，基本塊包括4種類型，它們分別是：順序塊、選擇塊、并發塊及迭代塊，下面我們分別對其進行定義.

定義5. 順序塊.對于一個基本塊B=(P,T,T0,F)，稱B是一個順序塊，當且僅當滿足：

1)pi j∈P；

2)ti，tj∈T∪T0；

3) (ti,pi j)，(pi j,tj)∈F；

4) ·pi j={ti}；

5)pi j·={tj}；

6)ti·={pi j}；

7) ·tj={pi j}.

Fig. 2 Four cases of sequence block圖2 順序塊的4種情況

順序塊刻畫變遷ti和tj順序執行，其結構如圖2所示.考慮到變遷有瞬時變遷和通信變遷2類，故存在4種情況.圖2中虛線框內的黑色變遷表示通信變遷，白色的變遷表示瞬時變遷，庫所屬于此順序塊所屬的業務過程模型內部視圖.

形式地，圖2(a)所示順序塊的定義為：P={pi j},T={ti,tj},T0=?,F={(ti,pi j),(pi j,tj)}，其他情況可類似推導.

定義6. 選擇塊.對于一個基本塊B=(P,T,T0,F)，稱B是一個選擇塊，當且僅當滿足：

1)pi，pj∈P；

2)ti，tj∈T∪T0；

3) (pi,ti)，(pi,tj)，(ti,pj)，(tj,pj)∈F；

4)ti，tj∈pi·；

5)ti，tj∈·pj；

6) ·ti=·tj=pi；

7)ti·=tj·=pj.

選擇塊刻畫ti和tj選擇執行，其結構如圖3所示.考慮到變遷有瞬時變遷和通信變遷2類，故存在3種情況.圖3中虛線框內的黑色變遷表示通信變遷，白色的變遷表示瞬時變遷，庫所屬于此選擇塊所屬的業務過程模型內部視圖.

Fig. 3 Three cases of selection block圖3 選擇塊的3種情況

形式地，圖3(b)所示選擇塊的定義為：P={pi,pj},T={tj},T0={ti},F={(ti,pi j),(pi j,tj)}.

定義7. 并發塊.對于一個基本塊B=(P,T,T0,F)，稱B是一個并發塊，當且僅當滿足：

1)pi，pj，pk，pl∈P；

2)ti，tj，tk，tl∈T∪T0；

3) (tk,pi)，(tk,pj)，(pi,ti)，(pj,tj)，(ti,pk)，(tj,pl)，(pk,tl)，(pj,tl)∈F；

4) ·pi={tk}，pi·={ti}；

5) ·pj={tk}，pj·={tj}；

6) ·pk={ti}，pk·={tl}；

7) ·pk={ti}，pk·={tl}；

8) ·pl={tj}，pl·={tl}；

9) ·ti={pi}，ti·={pk}；

10) ·tj={pj}，tj·={pl}.

并發塊刻畫ti和tj并發執行，其結構如圖4所示.考慮到變遷有瞬時變遷和通信變遷2類，故存在3種情況.圖4中虛線框內的黑色變遷表示通信變遷，白色的變遷表示瞬時變遷，庫所屬于此并發塊所屬的業務過程模型內部視圖.

Fig. 4 Three cases of concurrency block圖4 并發塊的3種情況

形式地，圖4(c)所示并發塊的定義為：P={pi,pj,pk,pl},T={tk,tl},T0={ti,tj},F={(tk,pi),(tk,pj),(pi,ti),(pj,tj),(ti,pk),(tj,pl),(pk,tl),(pl,tl)}.

定義8. 迭代塊.對于一個基本塊B=(P,T,T0,F)，稱B是一個迭代塊，當且僅當滿足：

1)pi，pj∈P；

2)ti，tj∈T∪T0；

3) (pi,ti)，(pi,tj)，(ti,pj)，(tj,pj)∈F；

4)tj∈·pi，tj∈pj·；

5)pi·=·pj=ti.

迭代塊刻畫ti和tj迭代執行，其結構如圖5所示.考慮到變遷有瞬時變遷和通信變遷2類，故存在4種情況.圖5中虛線框內的黑色變遷表示通信變遷，白色的變遷表示瞬時變遷，庫所屬于此迭代塊所屬的業務過程模型內部視圖.

Fig. 5 Four cases of iteration block圖5 迭代塊的4種情況

形式地，在圖5(b)所示迭代塊的定義為：P={pi,pj},T={tj},T0={ti},F={(ti,pj),(tj,pi),(pj,tj),(ti,pj)}.

3.2 抽取規則

基于上述基本塊的定義，對業務過程模型抽取基本原則如下：1)針對交互場景，抽取規則集應將業務過程模型中的瞬時變遷消除，以減少其分析時的狀態空間規模；2)在消除或合并的過程中，應從協同的角度，分析上下文環境對業務過程協同造成的影響，以確保了每一次抽取是上下文無關的，提高建模的效率.

Fig. 6 Rule 1: sequence block extraction圖6 規則1：順序塊的抽取

在業務過程協同中，如果業務過程模型內部視圖不正確，那么協同必然會失敗.目前人們提出了多種業務過程正確性標準，其中以合理性[12]及其變體(如弱合理性[20]等)應用最為廣泛.本文采用合理性作為內部視圖正確性標準，且默認參與協同的業務過程模型內部視圖均是合理的.對于業務過程模型，由于抽取要涉及到活動間的合并，所以首先對業務過程模型內的合并操作進行定義.

定義9. 合并操作.對于業務過程模型中的任意2個變遷t1，t2，t1·∩·t2=P，則合并t1和t2為t后滿足：·t=·t1+·t2-P，t·=t1·+t2·-P，其中，對于任意的集合P和Q，P+Q=P∪Q-P∩Q.

規則1. 設BPM=(IV,PV,fco,OF)是一個業務過程模型，B為一個順序塊，抽取順序塊后得到的業務過程為BPM′=(IV′,PV,fco,OF)，其中：

1) 若B為圖2(a)所示的順序塊，則抽取順序塊的過程如圖6(a)所示，抽取后得到圖6(a)中的1′)所示的業務過程，BPM′中：

①IV′.P=IV.P-{pi j}；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(ti,pi j),(pi j,tj)}∪{(pk,ti)|pk∈·ti}∪{(pk,ti)|pk∈·ti}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

2) 若B為圖2(b)所示的順序塊，則抽取順序塊的過程如圖6(b)所示，抽取后得到圖6(b)中的2′)所示的業務過程，BPM′中：

①IV′.P=IV.P-{pi j}；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(ti,pi j),(pi j,tj)}∪{(pk,ti)|pk∈·ti}∪{(pk,ti)|pk∈·ti}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

3) 若B為圖2(c)所示的順序塊，則抽取順序塊的過程如圖6(c)所示，抽取后得到圖6(c)中的3′)所示的業務過程，BPM′中：

①IV′.P=IV.P-{pi j}；

②IV′.T=IV.T-{tj}；

③IV′.F=IV.F-({(ti,pi j),(pi j,tj)}∪{(pk,ti)|pk∈·ti})∪{(pk,ti)|pk∈·ti}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

4) 若B為圖2(d)所示的順序塊，抽取前后業務過程模型不變.

定理1. 設BPM是一個業務過程模型，B為一個順序塊，應用規則1抽取順序塊B為B′，且得到的業務過程為BPM′，如果M[B>M″，則M[B′>M″，其中：M,M″∈R(Ms).

證明. 1)由圖6(a)中的1)可知，變遷ti和tj均為瞬時變遷且順序執行，滿足ti·∩·tj={pi j}.因為M[B>M″，可以推出存在M′∈R(Ms)，使得M[ti>M′，M′[tj>M″，其中：·ti?M，M′=M-·ti+{pi j}，M″=M′-{pi j}+tj·=M-·ti+tj·.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P=·ti+·tj-{pi j}=·ti+{pi j}-{pi j}=·ti，tj·=ti·+tj·-P=ti·+tj·-{pi j}={pi j}+tj·-{pi j}=tj·，又因為·ti?M，故可以推出在情態M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M?，其中：M?=M-·ti+tj·=M-·ti+tj·=M″，推出M[B′>M″.

2) 由圖6(b)中的2)可知，變遷ti為瞬時變遷，tj為通信變遷且順序執行，滿足ti·∩·tj={pi j}.因為M[B>M″，可以推出存在M′，使得M[ti>M′，M′[tj>M″，其中：·ti?M，M′=M-·ti+{pi j}，·tj?M′，M″=M′-({pi j}+E)+tj·=M-·ti+{pi j}-({pi j}+E)+tj·=M-·ti-E+tj·，E表示通信變遷tj的外部環境輸入情態集.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P=·ti+·tj-{pi j}，tj·=ti·+tj·-P=ti·+tj·-{pi j}，由于·tj=E+{pi j}，ti·={pi j}，推出合并后·tj=·ti+·tj-P=·ti+E，tj·=ti·+tj·-P=tj·.又因為·ti?M，M′=M-·ti+{pi j}，·tj?M′，可以推出·ti+·tj-{pi j}?M，故可以推出在情態M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M?，其中：M?=M-·tj+tj·=M-(·ti+E)+tj·=M″， 推出M[B′>M′.

3) 證明過程與2)類似，限于篇幅，略.

證畢.

定理1結論表明，由于抽取前后保持接口一致性，故應用規則1對順序塊進行抽取時，不用考慮業務過程模型組合的上下文，抽取后也不用進行組合正確性驗證.

規則2. 設BPM=(IV,PV,fco,OF)是一個業務過程模型，B為一個選擇塊，抽取選擇塊后得到的業務過程為BPM′=(IV′,PV,fco,OF)，其中：

1) 若B為圖3(a)所示的選擇塊，則抽取選擇塊的過程如圖7(a)所示，抽取后得到圖7(a)中的1′)所示的業務過程，BPM′中：

①IV′.P=IV.P；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(pi,ti),(ti,pj)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

Fig. 7 Rule 2: selection block extraction圖7 規則2：選擇塊的抽取

2) 若B為圖3(b)所示的選擇塊，則抽取選擇塊的過程如圖7(b)所示，抽取后得到圖7(b)中的2′)所示的業務過程，BPM′中：

①IV′.P=IV.P；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(pi,ti),(ti,pj)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

3) 若B為圖3(c)所示的選擇塊，抽取前后保持不變.

定理2. 設BPM是一個業務過程模型，B為一個選擇塊，應用規則2抽取選擇塊B為B′且得到的業務過程為BPM′，如果M[B>M′，則M[B′>M′，其中：M,M′∈R(Ms).

證明. 1)由圖7(a)中的1)可知，變遷ti和tj均為瞬時變遷且選擇執行，滿足ti·∩·tj=?.因為M[B>M′，可以推出M[ti>M′或M[tj>M′，其中：·ti=·tj={pi}且{pi}?M，ti·=tj·={pj}，M′=M-{pi}+{pj}.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P={pi}，tj·=ti·+tj·-P={pj}，又因為{pi}?M，故可以推出在情態M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M″，其中：M″={pj}=M′，推出M[B′>M′.

Fig. 8 Rule 3: concurrency block extraction圖8 規則3：并發塊的抽取

2) 由圖7(b)中的2)可知，變遷ti為瞬時變遷而tj為通信變遷且選擇執行，滿足ti·∩·tj=?.因為M[B>M′，可以推出M[ti>M′或M[tj>M′，其中：·tj?M，tj·={pj}+E，E表示通信變遷tj的外部環境輸入情態集.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P={pi}+·tj=·tj，tj·=ti·+tj·-P=tj·，又因為·tj?M，故可以推出在情態M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M″，其中：M″=tj·=M′，推出M[B′>M′.

證畢.

定理2結論表明，由于抽取前后保持接口一致性，故應用規則2對選擇塊進行抽取時，不用考慮業務過程模型組合的上下文，抽取后也不用進行組合正確性驗證.

規則3. 設BPM=(IV,PV,fco,OF)是一個業務過程模型，B為一個并發塊，抽取并發塊后得到的業務過程為BPM′=(IV′,PV,fco,OF)，其中：

1) 若B為圖4(a)所示的并發塊，則抽取并發塊的過程如圖8(a)所示，抽取后得到圖8(a)中的1′)所示的業務過程，BPM′中：

①IV′.P=IV.P-{pi,pk}；

②IV′.T=IV.T-{ti}；

③IV′.F=IV.F-{(tk,pi),(pi,ti),(ti,pk),(pk,tl)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

2) 若B為圖4(b)所示的并發塊，則抽取并發塊的過程如圖8(b)所示，抽取后得到圖8(b)中的2′)所示的業務過程，BPM′中：

①IV′.P=IV.P-{pj,pl}；

②IV′.T=IV.T-{tj}；

③IV′.F=IV.F-{(tk,pj),(pj,tj),(tj,pl),(pl,tl)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

3) 若B為圖4(c)所示的并發塊，抽取前后保持不變.

定理3. 設BPM是一個業務過程模型，B為一個并發塊，應用規則3抽取并發塊B為B′且得到的業務過程為BPM′，如果M[B>M′，則M[B′>M′， 其中：M,M′∈R(Ms).

證明. 1)由圖8(a)中的1)可知，變遷ti和tj均為瞬時變遷且并發執行，滿足ti·∩·tj=?.因為M[B>M′，可以推出M[{ti,tj}>M′，其中：·ti+·tj?M，M′=M-ti·-tj·=M-{pk}-{pl}.又由定義9可知，合并后·tj=·ti+·tj-P={pi}+{pj}，tj·=ti·+tj·-P={pk}+{pl}，又因為{pi}+{pj}?M，故可以推出在情態M下，合并后變遷tj是使能的，即滿足M[tj>M″，其中：M″={pi}+{pj}=M′，推出M[B′>M′.

2) 由圖8(b)中的2)可知，變遷tj為瞬時變遷，ti為通信變遷且并發執行，滿足ti·∩·tj=?.因為M[B>M′，可以推出M[{ti,tj}>M′，其中：·ti+·tj=({pi}+E)+{pj}?M，M′=M-·ti-·tj+ti·+tj·，E表示通信變遷ti的外部環境輸入情態集.又由定義9可知，合并后·ti=·ti+·tj-P=({pi}+E)+{pj}，ti·=ti·+tj·-P=ti·+tj·，又因為({pi}+E)+{pj}?M，故可以推出在情態M下，合并后變遷ti是使能的，即滿足M[tj>M″，其中：M″=M-(·ti+·tj)+(ti·+tj·)=M′，推出M[B′>M′.

證畢.

定理3結論表明，由于抽取前后保持接口一致性，故應用規則3對并發塊進行抽取時，不用考慮業務過程模型組合的上下文，抽取后也不用進行組合正確性驗證.

規則4. 設BPM=(IV,PV,fco,OF)是一個業務過程模型，B為一個迭代塊，抽取迭代塊后得到的業務過程為BPM′=(IV′,PV,fco,OF)，其中：

1) 若B為圖5(a)所示的迭代塊，則抽取迭代塊的過程如圖9(a)所示，抽取后得到圖9(a)中的1′)所示的業務過程，BPM′中：

①IV′.P=IV.P；

②IV′.T=IV.T-{tj}；

③IV′.F=IV.F-{(pi,tj),(tj,pj)}；

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

2) 若B為圖5(b)所示的迭代塊，則抽取迭代塊的過程如圖9(b)所示，抽取后得到圖9(b)中的2′)所示的業務過程，BPM′中：

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

3) 若B為圖5(c)所示的迭代塊，則抽取迭代塊的過程如圖9(c)所示，抽取后得到圖9(c)中的3′)所示的業務過程，BPM′中：

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

Fig. 9 Rule 4: iteration block extraction圖9 規則4：迭代塊的抽取

4) 若B為圖5(d)所示的迭代塊，則抽取迭代塊的過程如圖9(d)所示，抽取后得到圖9(d)中的4′)所示的業務過程，BPM′中：

④M′=M；

⑤IV′.i=IV.i；

⑥IV′.o=IV.o.

定理4. 設BPM是一個業務過程模型，B為一個迭代塊，應用規則4抽取迭代塊B為B′且得到的業務過程為BPM′，如果M[B>M′，則M[B′>M′，其中：M,M′∈R(Ms).

證明. 由于每個業務過程模型內部視圖都滿足合理性的定義，故可知迭代塊中的迭代次數必須是確定的.不失一般性，我們設迭代次數為n.

1) 由圖9(a)中的1)可知，變遷ti和tj是瞬時變遷，且迭代次數是確定的,所以可將n次迭代用n個順序塊順序組合來表示.在每一個塊中，變遷ti和tj是順序執行的.第n個順序塊與變遷ti相連接，而變遷ti連接到庫所pj.從而可以重復運用圖6(a)所示的抽取過程，經過n×n次合并后得到圖9(a)中的1′)所示抽取結果，滿足M[B′>M′.

2) 由圖9(b)中的2)可知，變遷ti是通信變遷，tj是瞬時變遷，且迭代次數是確定的.同樣可將n次迭代用n個順序塊順序組合來表示，在每一個塊中，變遷ti和tj是順序執行的.第n個順序塊與第n+1個ti相連接，而第n+1個ti連接到庫所pj.從而可以重復運用圖6(b)所示的抽取過程，經過n×n次合并后得到圖9(b)中的2′)所示抽取結果，滿足M[B′>M′.

3) 證明過程與2)類似，只是重復運用圖6(c)所示的抽取過程.

4) 證明過程與2)類似，只是重復運用圖6(d)所示的抽取過程.

證畢.

定理4結論表明，由于抽取前后保持接口一致性，故應用規則4對迭代塊進行抽取時，不用考慮業務過程模型組合的上下文，抽取后也不用進行組合正確性驗證.

需要指出的是，本節討論的4種抽取規則均只考慮了含有2個活動的流程片段.事實上，對于一個包含在業務過程模型內部視圖中的流程片段而言，若其含有圖2～圖5所示的任意一種結構片段就可以組合或重復多次使用規則1～規則4對其進行抽取.由于業務過程模型內部視圖是自由選擇網結構，因而組合或重復運用規則1～規則4能夠有效地對含有多個任務的順序塊、多路選擇塊、多路并發塊和多路循環塊進行抽取.

4 實例研究

4.1 實例說明

為說明本文所提出方法在建模和分析時的有效性，本節以協同制造中一個簡化的供應鏈網絡為例來對其進行建模，并與屬于該方法內的代表性文獻[7,11,15-16]進行對比分析.該供應鏈網絡中包括客戶Customer、生產商Producter及供應商Supplier這3個業務伙伴，客戶首先向生產商發送訂單(send_order_c)，生產商在接收客戶發來的訂單后(rec_order_c)，它就向供應商發送訂單(send_order_p)并通知客戶(notify)訂單已經在處理中，然后生產商從供應商處收貨(rec_dely_p),接著就將產品和發票依次發送至客戶(send_dely_c，send_invoice)，客戶在收到生產商發來的產品和發票后(rec_dely_c，rec_invoice)就向生產商付款(pay)，生產商在收到客戶發來的款項后表示一次業務活動完成.而供應商在收到供應商發來的訂單后(rec_order_p)，它對訂單進行處理并檢查生產的產品是否合格(produce_p，check_p)，如果合格(OK_p)就向生產商發送產品(send_dely_p)，如果不合格就重新生產.其客戶、生產商及供應商所對應的業務過程模型如圖10所示，其中：黑色的變遷表示需要與外部進行交互才能完成的活動，白色的變遷表示業務過程內部的活動，粗線表示不同組織活動間基于消息的通信.

Fig. 10 Supply chain network business process model圖10 供應鏈網絡業務過程模型

4.2 供應鏈網絡建模

針對圖10中客戶、生產商及供應商所對應的業務過程模型，首先應用本文所提出的方法對各個業務過程模型進行抽取得到其各自的公共過程，然后應用文獻[7]中的方法對抽取后的公共過程進行建模，得到的業務過程協同模型如圖11所示，稱為模型1，記為Model 1.

文獻[7]是業務過程協同領域內一篇比較經典的文獻，后續的許多相關工作都是以此為基礎而展開的，選擇它作為對比具有代表性，而為了體現當前的研究趨勢，另外選擇文獻[15].文獻[15]作為最新的研究成果，文中所用的建模方法受文獻[7]的影響，在整體思路上與文獻[7]基本保持一致.所以，本文將文獻[7,15]作為一個整體與本文方法進行對比.應用文獻[7,15]中的方法來構建的業務過程協同模型如圖12所示，稱為模型2，記為Model 2.

而文獻[11,16]中考慮了對公共過程的抽取，故在本文中，我們首先應用文獻[11,16]中所提出的方法對各個業務過程模型進行抽取得到各自的公共過程，然后再應用文獻[7]中的方法對抽取后的公共過程進行建模，建立的業務過程協同模型如圖13所示，稱為模型3，記為Model 3.

Fig. 11 Model 1圖11 模型1

Fig. 12 Model 2圖12 模型2

Fig. 13 Model 3圖13 模型3

4.3 模型定量分析

針對由本文方法以及文獻[7,11,15-16]中的方法所構建的3類模型，我們從構建后模型的分析效率及構建模型時的建模效率這2個方面來對其進行定量地分析.

具體來說，本文采用模型驗證這種形式驗證技術作為其形式分析的方法.模型驗證技術的基本思想是：將待驗證的系統表示為一個狀態遷移模型M，需驗證的性質用時序邏輯公式φ表示，進而就可以將“系統是否滿足所期望的性質”轉化為“M是否滿足公式φ，即Mφ”.由于模型驗證的效率及時間由狀態遷移模型M的狀態空間決定，進而采用文獻[21]中的評估指標：可達狀態(reachable state)、有效遷移(fair transition)及系統直徑(system diameter)來對上述3類模型進行對比.系統直徑即搜索深度，表示從初始狀態到最遠可達狀態之間的距離；可達狀態和有效遷移的數量則反映了系統狀態空間規模的大小，直接影響模型驗證的效率[21].需要指出的是，此處的M是指由業務過程協同模型(如模型1、模型2或者模型3)生成的可達圖，如何生成Petri網的可達圖已有成熟算法可供參考，限于篇幅，在此不再贅述；而性質φ是用來表示正確性標準(如合理性等)的時序邏輯公式，本文主要考慮可能影響形式驗證效率的因素，對于如何使用模型檢測技術來驗證業務過程協同模型的正確性是下一步的工作.

圖14為上述3類模型在構建后模型的分析效率上的對比圖.從圖14可以看出，模型2的可達狀態、有效遷移及系統直徑均大于模型1和模型3，而模型1和模型3在可達狀態、有效遷移及系統直徑3個指標上表現相同.從而，我們就可以得出如下結論：從構建后模型的分析效率來看，由于文獻[7,15]沒有考慮從私有過程中抽取公共過程以構建協同過程，從而導致最終構建的協同模型的形式分析效率(以可達狀態、有效遷移及系統直徑來表示)遠低于本文方法和文獻[11,16]中所提出的方法；同時，由于文獻[11,16]中所提出的方法考慮了從私有過程中抽取公共過程以構建協同模型，從而使得根據該方法構建的協同模型的形式分析效率與本文方法相同.

Fig. 14 Comparison of model analysis efficiency圖14 模型分析效率比較

Fig. 15 Comparison of modeling efficiency圖15 模型建模效率比較

圖15為根據本文方法和文獻[7,11,15-16]中方法在構建上述3類模型時建模效率上的對比圖.從圖15中可以看出，模型3的可達狀態、有效遷移及系統直徑均大于模型1和模型2，而模型1和模型2在可達狀態、有效遷移及系統直徑3個指標上表現相同.從而，我們就可以得出如下結論：從構建協同模型時的建模效率來看，雖然文獻[11,16]考慮了從私有過程中抽取公共過程，得到的模型3與模型1完全相同.但是并沒有從理論上證明這種抽取是上下文無關的，從而導致了在構建業務過程協同模型的過程中需要經過3次組合正確性驗證(因為需要經過順序抽取和循環抽取后才得到模型3)，而本文方法中的每一次抽取都是上下文無關的，故只需要對初始模型(即模型2)經過一次組合正確性驗證即可，進而使得其建模的代價(以可達狀態、有效遷移及系統直徑來表示)遠小于文獻[11,16]中所提出的方法.同時，雖然文獻[7,15]中所提出的方法與本文的方法在建模代價上表現相同，但是從最終構建的協同模型來看，其與建模協同模型時需考慮保護組織隱身的原則相違背，導致其最終協同模型的分析效率遠高于本文所提出的方法.

綜合上述分析可知：相比文獻[7,11,15-16]中的方法，在考慮隱身保護原則的情況下，本文所提出的方法能夠更加有效地提高業務過程協同建模與分析的效率，減少驗證的時間.

5 總 結

針對于從私有過程中抽取公共過程以構建業務過程協同，本文綜合考慮了業務過程與外界交互環境之間的異步通信對協同的影響，首先將業務過程模型(私有過程)內部視圖抽象為4種基本塊：順序塊、選擇塊、并發塊及迭代塊.通過對這4種基本塊進行分析，提出了各自的抽取規則集以獲得公共過程，基于異步消息通信證明了這些規則集能夠確保協同中接口一致性.相對于已有的工作，在考慮隱私保護原則的情況下，本文的工作能夠更加有效地實現對業務過程模型的建模和分析.

未來工作主要針對于以下3個方面的問題進行研究：1)鑒于本文方法只能保證了詞法(基本塊類型)上的完備性，如何確保句法(流程片段)和語義(協作流程行為)上的完備性是下一步深入研究的內容之一；2)限于篇幅，文中僅用一個簡化的供應鏈模型來說明本文方法的可行性，下一步工作可采用更多實際例子和實驗來闡述本文提出的方法的有效性和普遍性；3)本文的工作建立的假設前提是業務過程模型內部視圖為合理定義的自由選擇網.因而，本文所提出的抽取規則集能夠對所有的業務過程模型保持完備.然而，現實中所需建模的業務過程可能并不滿足這種假設前提.因此，本文中所提出的方法雖然保持了抽取的完備性，相對已有的工作能夠更加有效地建模和分析，但這是以犧牲其建模能力為代價的.因此，下一步的工作考慮放松這種限制，使本文的方法具有普遍適用性.

[1]Lu Yahui, Ming Zhong, Zhang Li. Collaboration patterns of business process[J]. Computer Integrated Manufacturer Systems, 2011, 17(8): 1570-1579 (in Chinese)(盧亞輝, 明仲, 張力. 業務過程協同模式的研究[J]. 計算機集成制造系統, 2011, 17(8): 1570-1579)

[2]Sill A. Cloud, data, and business process standards for manufacturing[J]. IEEE Cloud Computing, 2016, 3(4): 74-80

[3]Yousfi A, Freitas A D, Dey A, et al. The use of ubiquitous computing for business process improvement[J]. IEEE Trans on Services Computing, 2016, 9(4): 621-632

[4]Li Ying, Luo Zhiling, Yin Jianwei, et al. Enterprise pattern: Integrating the business process into a unified enterprise model of modern service company[J]. Enterprise Information Systems, 2017, 11(1): 1-21

[5]Yu Wangyang, Yan Chungang, Ding Zhijun, et al. Modeling and verification of online shopping business processes by considering malicious behavior patterns[J]. IEEE Trans on Automation Science and Engineering, 2016, 13(2): 647-662

[6]Zeng Qingtian, Lu Faming, Liu Cong, et al. Modeling and verification for cross-department collaborative business processes using extended Petri nets[J]. IEEE Trans on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, 2015, 45(2): 349-362

[7]Aalst W. Modeling and analyzing interorganizational workflows[C]Proc of the 1st Int Conf on Application of Concurrency to System Design. Los Alamitos, CA: IEEE Computer Society, 1998: 262-272

[8]Salaün G, Bultan T, Roohi N. Realizability of choreographies using process algebra encodings[J]. IEEE Trans on Services Computing, 2012, 5(3): 290-304

[9]Zhang Jing, Wang Haiyang, Cui Lizhen. Research on cross-organization workflow modeling based on Pi-calculus[J]. Journal of Computer Research and Development, 2007, 44(7): 1243-1251 (in Chinese)(張靜, 王海洋, 崔立真. 基于Pi 演算的跨組織工作流建模研究[J]. 計算機研究與發展, 2007, 44(7): 1243-1251)

[10]Aalst W, Lohmann N, Massuthe P, et al. From public views to private view correctness by design for services[C]Proc of the 4th Int Workshop on Web Service and Formal Methods. Berlin: Springer, 2007: 139-153

[11]Wang Jing, Hu Hao, Yu Ping, et al. Public view and object Petri net based modeling of cross-organizational process[J]. Journal of Frontiers of Computer Science and Technology, 2014, 8(1): 18-27 (in Chinese)(王晶, 胡昊, 余萍, 等. 結合公共視圖和對象Petri網的跨組織流程建模[J].計算機科學與探索, 2014, 8(1): 18-27)

[12]Aalst W. The application of Petri nets to workflow management[J]. Journal of Circuits System & Computers, 1998, 8(1): 21-66

[13]Lü Yan, Ni Yihua, Zhou Hanyu, et al. Multi-level ontology integration model for business collaboration[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, 84(1): 445-451

[14]Li Xitong, Fan Yushun, Sheng Quanzheng, et al. A Petri net approach to analyzing behavioral compatibility and similarity of Web services[J]. IEEE Trans on Systems, Man, and Cybernetics—Part A: Systems and Humans, 2011, 41(3): 510-521

[15]Zeng Qingtian, Lu Faming, Liu Cong, et al. Modeling and analysis for cross-organizational emergency response systems using Petri nets[J]. Chinese Journal of Computers, 2013, 36(11): 2290-2302 (in Chinese)(曾慶田, 魯法明, 劉聰, 等. 基于Petri網的跨組織應急聯動處置系統建模與分析[J]. 計算機學報, 2013, 36(11): 2290-2302)

[16]Chebbi I, Dustdar S, Tata S. The view-based approach to dynamic inter-organizational workflow cooperation[J]. Data & Knowledge Engineering, 2006, 56(2): 139-173

[17]Eshuis R, Norta A, Kopp O, et al. Service outsourcing with process views[J]. IEEE Trans on Services Computing, 2015, 8(1): 136-154

[18]Yuan Chongyi. The Principle and Application of Petri Nets[M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2005 (in Chinese)(袁崇義. Petri網原理與應用[M]. 北京: 電子工業出版社, 2005)

[19]Desel J. A proof of the rank theorem for extended free choice nets[C]Proc of the 13th Int Conf on Application and Theory of Petri Nets. Berlin: Springer, 1992: 134-153

[20]Ge Jidong, Hu Haiyang, Zhou Yu, et al. A decomposition approach with invariant analysis for workflow coordination[J]. Chinese Journal of Computers, 2012, 35(10): 2169-2181 (in Chinese)(葛季棟, 胡海洋, 周宇, 等. 一種基于不變量的工作流協同模型分解方法[J]. 計算機學報, 2012, 35(10): 2169-2181)

[21]Yuan Min, Huang Zhiqiu, Hu Jun. Modeling and verification of cross-organizational multi-business transactions[J]. Journal of Software, 2012, 23(3): 517-538 (in Chinese)(袁敏, 黃志球, 胡軍. 跨組織多業務事務建模與驗證方法[J]. 軟件學報, 2012, 23(3): 517-538)

Mo Qi, born in 1986. PhD, lecturer. His main research interests include business process management and software engineering.

Dai Fei, born in 1982. PhD, associate professor. His main research interests include business process management and software engineering.

Zhu Rui, born in 1987. PhD, lecturer. His main research interests include software process and process mining.

Da Jian, born in 1979. Master. His main research interests include software engineering.

Lin Leilei, born in 1989. PhD candidate. His main research interests include software process and software engineering.

Li Tong, born in 1963. PhD, professor, PhD supervisor. His main research interests include software process and software engineering.

Xie Zhongwen, born in 1982. PhD, lecturer. His main research interests include software process and software engineering.

Zheng Ming, born in 1992. PhD candidate. His main research interests include software engineering.

An Approach to Extract Public Process From Private Process for Building Business Collaboration

Mo Qi1,3, Dai Fei2,3, Zhu Rui1,3, Da Jian1,4, Lin Leilei1, Li Tong1,3, Xie Zhongwen1,3, and Zheng Ming1

1(SchoolofSoftware,YunnanUniversity,Kunming650091)2(SchoolofBigDataandIntelligentEngineering,SouthwestForestryUniversity,Kunming650091)3(KeyLaboratoryofSoftwareEngineeringofYunnanProvince(YunnanUniversity),Kunming650091)4(DepartmentofInformationEngineering,Huai’anOpenUniversity,Huai’an,Jiangsu223001)

Organizations are permitted to communicate, interact and cooperate among them by business process collaboration to achieve specific business objectives. In order to ensure the correctness and consistency of the implementation, we need to model and analyze the business process collaboration. On the problem about building the business process collaboration of exacting the public process (the collaborative process of organizations) from the private process(the complete process of organizations), first of all, the business process model is defined to represent the private process of organizations, and the model is made up by internal views and public views, and also the internal view is free choose net; secondly, the business process modeling needs to be abstracted into four basic blocks, i.e., sequence block, selection block, concurrency block and iteration block. Their respective extraction rules are put forward to obtain the public process of organizations based on the four basic blocks. And theoretically we prove that these rules can ensure interface consistency, and thus ensuring that each extraction is context-free. Our approach is validated through the modeling for supply chain in collaborative manufacture and comparing with the current typical work, and the analysis results show that: relative to the existing work, under the condition of considering the privacy protection principles, we can model and analyze the business process collaboration more effectively.

business process collaboration; asynchronous message communication; business process model; basic block; extraction rules; interface consistency

2016-10-24；

2017-02-06

國家自然科學基金項目(61462095,61702442,61662085,61379032)；云南省自然科學基金項目(2016FB102)；云南省軟件工程重點實驗室開放基金面上項目(2017SE201)；云南省中青年學術和技術帶頭人(C6143002) This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (61462095, 61702442, 61662085, 61379032), the Yunnan Provincial Natural Science Foundation of China (2016FB102), the Open Foundation of Key Laboratory in Software Engineering of Yunnan Province (2017SE201), and the Young Academic and Technical Leaders of Yunnan Province (C6143002).

代飛(59671019@qq.com)

TP311.5