基于Petri網(wǎng)分析技術(shù)的BPMN2.0過(guò)程模型的語(yǔ)義分析

王冶青

摘? 要：信息技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)組織商務(wù)模式的變革，業(yè)務(wù)協(xié)作日益頻繁，為謀求組織利益的最大化，對(duì)部分資源與流程的共享提出更高的要求。如何滿(mǎn)足交互需求的新的商業(yè)過(guò)程，是組織關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。業(yè)務(wù)流程建模標(biāo)注（BPMN）是業(yè)務(wù)流程管理領(lǐng)域的一種標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)。在發(fā)布的BPMN2.0中，對(duì)象管理組織首次提出編排的概念。但是BPMN2.0編排中，具有多樣性的元素組合特點(diǎn)，增加了語(yǔ)義分析的難度，可能出現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)與相同語(yǔ)義對(duì)應(yīng)的情況，有必要對(duì)BPMN2.0進(jìn)行形式化定義。

關(guān)鍵詞：Petri網(wǎng)分析技術(shù)? BPMN2.0? 語(yǔ)義分析? 交互需求? 業(yè)務(wù)流程建模標(biāo)注

中圖分類(lèi)號(hào)：TP301.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2021）07（a）-0066-03

Semantic Analysis of BPMN 2.0 Process Model Based on Petri Net Analysis Technology

WANG Yeqing

（China Aviation Development Guizhou Liyang Aviation Power Co.， Ltd.， Guiyang， Guizhou? Province，550014? China）

Abstract： The development of information technology promotes the change of organizational business model， and business cooperation is becoming more and more frequent. In order to maximize the interests of the organization， it puts forward higher requirements for the sharing of some resources and processes. How to meet the new business process of interaction needs is a hot issue for organizations. Business process modeling annotation （BPMN） is a standard symbol in the field of business process management. In BPMN 2.0， the concept of orchestration was first proposed by the object management organization. However， BPMN 2.0 choreography has the characteristics of diverse element combinations， which increases the difficulty of semantic analysis. Different structures may correspond to the same semantics. It is necessary to formally define BPMN 2.0.

Key Words： Petri Net Analysis technology; BPMN2.0; Semantic analysis; Interaction requirements; Business process modeling annotation

BPMN2.0編排有面向圖流程定義語(yǔ)言的特征，語(yǔ)義層面的錯(cuò)誤，可能出現(xiàn)永遠(yuǎn)不會(huì)被執(zhí)行的任務(wù)，會(huì)出現(xiàn)不一致的問(wèn)題[1]。BPMN2.0編排可能違反相鄰編排活動(dòng)約束規(guī)則，因?yàn)槠洳痪哂凶晕覚z測(cè)的能力[2]。BPMN2.0編排可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，比如缺少結(jié)束事件、缺少開(kāi)始事件等，因?yàn)槠湓亟M合多樣[3]。BPMN2.0過(guò)程模型中，混用建模元素，會(huì)導(dǎo)致控制流方面的語(yǔ)義錯(cuò)誤[4]。BPMN2.0有3種基本的端到端的模型，包括協(xié)作、編排、編制，可以使用編排、協(xié)作，對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程的交互進(jìn)行建模，使用過(guò)程對(duì)內(nèi)部業(yè)務(wù)過(guò)程進(jìn)行建模。由控制節(jié)點(diǎn)、活動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成業(yè)務(wù)過(guò)程模型[5]。事件或任務(wù)描述使用活動(dòng)節(jié)點(diǎn)。活動(dòng)間的控制流描述使用控制節(jié)點(diǎn)。但使用BPMN2.0過(guò)程模型容易出現(xiàn)語(yǔ)義錯(cuò)誤[6]。本文研究使用Petri網(wǎng)，對(duì)BPMN2.0過(guò)程的語(yǔ)義進(jìn)行準(zhǔn)確定義，使用Petri網(wǎng)分析技術(shù)，進(jìn)行語(yǔ)義分析。

1? BPMN2.0過(guò)程到工作流網(wǎng)的映射

1.1 基本塊

本文研究采用Petri網(wǎng)技術(shù)，定義業(yè)務(wù)過(guò)程語(yǔ)義，進(jìn)行BPMN2.0過(guò)程到工作流網(wǎng)的映射，基本塊是工作流網(wǎng)片段，有出口、入口。假設(shè)工作流網(wǎng)WF=（P，T，F(xiàn)），基本塊為并發(fā)匯聚塊、并發(fā)分叉塊、選擇合并塊、選擇決策塊、順序塊，b=（Ax，Ae，F(xiàn)b，Tb，Pb）。弧集為Fb，變遷集為T(mén)b，庫(kù)所集為Pb，并且Fb?F、Tb?T、Pb?P。基本塊的出口為Ax?Pb，入口為Ae。Ae={p1}，Ax={p2}。Fb={（p1，t1），（t1，p2）}。Tb={t1}。Pb={p1，p2}。決策塊（b），Ax={p2，p3}，Ae={p1}。Fb={（p1，t1），（p1，t2），（t1，p2），（t2，p3）}。Tb={t1，t2}。Pb={p1，p2，p3}。合并塊（c），Ax={p3}，Ae={p1，p2}。Fb={（p1，t1），（p2，t2），（t1，p3），（t2，p3）}。Tb={t1，t2}。Pb={p1，p2，p3}。并發(fā)分叉塊（d），Ax={p2，p3}，Ae={p1}。Fb={（p1，t1），（t1，p2），（t2，p3）}。Tb={t1}。Pb={p1，p2，p3}。并發(fā)匯聚塊（e），Ax={p3}，Ae={p1，p2}。Fb={（p1，t1），（p2，t1），（t1，p3）}。Tb={t1}。Pb={p1，p2，p3}。

1.2 事件

工作流網(wǎng)中，順序塊映射事件。如圖1所示，映射規(guī)則中間事件、結(jié)束事件、開(kāi)始事件。映射過(guò)程對(duì)于中間事件、結(jié)束事件、開(kāi)始事件的類(lèi)型并不區(qū)分。連接庫(kù)所的位置、數(shù)量，體現(xiàn)映射規(guī)則的區(qū)別。連接基本塊的為連接庫(kù)所，由虛線(xiàn)圓圈表示。結(jié)束事件映射在變遷的左邊，有一個(gè)連接庫(kù)所。在變遷的左邊和右邊，兩個(gè)中間事件映射的連接庫(kù)所。中間事件映射的連接庫(kù)所，有一個(gè)開(kāi)始事件映射的連接庫(kù)所。

1.3 活動(dòng)和子過(guò)程

工作流網(wǎng)片段映射子過(guò)程。子過(guò)程映射活動(dòng)。中間事件的映射規(guī)則與活動(dòng)相同。子過(guò)程映射為工作流網(wǎng)網(wǎng)片段，表現(xiàn)為圖1（b）所示，有單一結(jié)束事件及單一開(kāi)始事件。在此工作流網(wǎng)網(wǎng)片段中，子過(guò)程中的任務(wù)t2使用變遷t2。任務(wù)t1使用變遷t1。子過(guò)程的結(jié)束表示為變遷te。子過(guò)程的開(kāi)始表示為變遷ts。父過(guò)程和子過(guò)程間必須保持流一致性，子過(guò)程可以有多個(gè)結(jié)束事件，以及多個(gè)開(kāi)始事件。

1.4 網(wǎng)關(guān)

并發(fā)分叉網(wǎng)關(guān)、排他數(shù)據(jù)決策網(wǎng)關(guān)、并發(fā)匯聚網(wǎng)關(guān)應(yīng)用映射規(guī)則、排他數(shù)據(jù)合并網(wǎng)、排他事件決策網(wǎng)關(guān)、排他事件合并網(wǎng)關(guān)，分別轉(zhuǎn)換為工作流網(wǎng)的并發(fā)分叉塊、選擇決策塊、并發(fā)匯聚塊、選擇合并塊，以及并發(fā)分叉塊。排他數(shù)據(jù)合并網(wǎng)與排他事件合并網(wǎng)關(guān)，存在一樣的映射基本塊。其中在映射過(guò)程，不區(qū)分排他數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、排他事件網(wǎng)關(guān)。排他數(shù)據(jù)決策網(wǎng)關(guān)、排他事件決策網(wǎng)關(guān)映射基本塊一樣。

1.5 初始狀態(tài)

用開(kāi)始事件表示模型的初始狀態(tài)，托肯表示工作流網(wǎng)的初始狀態(tài)。添加一個(gè)托肯，在開(kāi)始事件映射產(chǎn)生的庫(kù)所中，表示工作流網(wǎng)的初始狀態(tài)。模型允許使用子過(guò)程。子過(guò)程也有開(kāi)始事件。對(duì)于子過(guò)程的開(kāi)始事件、父過(guò)程的開(kāi)始事件，需要進(jìn)行區(qū)分[7]。在初始狀態(tài)配置中，添加1個(gè)托肯對(duì)應(yīng)每個(gè)開(kāi)始事件的庫(kù)所。但在子過(guò)程中不添加托肯。

2? BPMN2.0過(guò)程模型的分析

從控制流的角度，本文研究應(yīng)用合理性定義，合理性定義正確性分析BPMN2.0過(guò)程模型。采用Petri網(wǎng)的開(kāi)源分析工具，合理性分析映射產(chǎn)生的工作流網(wǎng)。業(yè)務(wù)過(guò)程要滿(mǎn)足合理性的要求。BPMN2.0過(guò)程模型的問(wèn)題主要包括三類(lèi)：第一，存在死鎖，如圖1所示，無(wú)法執(zhí)行活動(dòng)tau3，違反了合理性;第二，存在死活動(dòng)，如圖2，死活動(dòng)包括t2和t3，違反了合理性;第三，路由活動(dòng)不匹配，如圖3，排他數(shù)據(jù)合并網(wǎng)關(guān) g2與并發(fā)分叉網(wǎng)關(guān) g1不匹配，違反了合理性。

3? 結(jié)語(yǔ)

總之，由于BPMN2.0過(guò)程模型語(yǔ)義和分析技術(shù)缺乏，其正確性無(wú)法得到保證。可以使用Petri網(wǎng)對(duì)BPMN2.0過(guò)程模型的語(yǔ)義進(jìn)行準(zhǔn)確定義。從過(guò)程到工作流網(wǎng)構(gòu)建映射，利用Petri網(wǎng)分析技術(shù)，對(duì)模型的合理性進(jìn)行分析，從而識(shí)別存在的語(yǔ)義錯(cuò)誤。

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