基于Petri網的地鐵合同審批流程分析*

高繼傳 高建 赫玲 李潔

(1.南京地鐵建設有限責任公司，江蘇 南京 211200；2.南京林業大學，江蘇 南京 210037；3.山東濟南歷城區園林和林業綠化局，山東 濟南 250103)

0 引言

合同管理信息系統是一個合同信息有效集成、合同數據高度共享、能夠實時動態進行合同信息化管控的信息倉庫，能夠規范項目合同管理流程，提高項目管理效率。在實踐中，合同管理信息系統基本實現了合同文本信息管理、合同計量支付等匯總和計算功能，但大多數系統平臺還處于“線上處理，線下審批”的狀態，造成合同流轉周期滯后，影響合同業務處理的時效性。如何解決線上審批問題，實現合同業務線上高效流轉，是當前地鐵項目合同管理系統建設所面臨的難題。

現有的線上流程無法解決審批過程中的材料錯誤、材料補充校核等問題，審批靈活性差，因此，只能線上處理，線下審批。上述問題已引起了相關學者的關注，例如：吳海芩等[1]指出，無錫地鐵合同管理系統中合同業務審批流轉，線上線下不同步，造成了審批速度慢、效率低等問題，提出借鑒同類城市地鐵項目合同管理信息系統流程管理的經驗，對信息系統進行逐步優化，但未在實際中實施，解決好合同業務審批流程問題需要從技術層面出發。工作流技術是工程實踐領域中流程建模和流程管理的一種技術手段[2]，該技術已被應用在其他領域解決流程管理等問題，具有一定的借鑒意義。例如：陳云翔等[3]針對飛機基層級維修保障過程中資源配置問題，提出了一種基于分層賦時著色Petri網的維修保障資源配置方法，根據飛機基層級維修保障工作內容及流程，構建基于飛機維修保障全過程仿真Petri網模型，提出維修保障資源配置規則并構建資源配置模型，該方法能夠迅速、準確地完成維修過程的資配置；周曉慧等[4]在印染生產過程，應用分層賦時著色Petri網構建印染生產過程模型，通過仿真優化分析解決印染生產過程中生產設備之間切換成本、生產設備負荷平衡的問題；張長江等[5]在電信業務管理領域引入了Petri網工作流建模技術，對電信業務流程進行梳理，建立面向對象的Petri網模型，并以基于訂單的電信業務和移動數據增值業務為例，說明了如何運用Petri網模型靈活、快速的建立業務流程，實現了電信業務流程的快速定制和靈活部署。

本文在現有研究基礎上，結合南京地鐵建設有限責任公司(以下簡稱“南京地鐵”)信息化項目，通過分析地鐵項目合同管理組織與流程的特點，利用Petri網工作流建模技術對合同業務審批流程中不同的審批情形進行建模，利用事件-條件-動作(Event-Condition-Action，ECA)規則構建工作流執行控制機制，增強工作流運行的主動功能，使得合同管理業務審批流程靈活高效流轉，解決當前合同管理信息系統中審批流程所面臨的問題。

1 關鍵技術

1.1 Petri網工作流建模

Petri網[6]作為一種圖形化描述過程的工具，廣泛應用于企業經營過程、業務審批過程工作流建模與分析。Aalst在Petri網基礎上提出基于Petri網的工作流建模技術，并定義了工作流網(Workflow net)(以下簡稱“WF-net”)，當且僅當一個Petri網PN=(P，T，F)，當滿足下面兩個條件時，被稱為工作流網[7]。

(1)PN有兩個特殊的庫所i和o，其中i是一個起始庫所，即·i=?；o是一個終止庫所，即o·=?。

(2)如果在PN中加入一個新的變遷t*，使t*連接庫所o與i，即·t*={o}，t*·={i}，這時所得到的PN是強連通。

其中，P是一個有限庫所集合，T是一個有限變遷集合，F是一組有限連接弧集合。在WF-net中，變遷表示工作流中的活動或操作；庫所表示工作流中活動的條件或資源；庫所與變遷之間用弧連接表示輸入與輸出的邏輯關系；庫所中的托肯代表過程實例的動態行為。可將工作流管理聯盟(WfMC)定義的業務活動及關系的工作流原語映射成WF-net網模型，模型映射如圖1所示，構成了對流程進行建模的基本要素。

圖1 模型映射

1.2 ECA規則

事件-條件-動作(ECA)規則是一種將事件觸發規則和面向對象、事件驅動結合起來的方法[8]。ECA規則最早用于主動數據庫系統中，其目的是當某個事件被觸發后，如果滿足相應條件，就激活某個操作。基于這種控制思想，可以將其應用于工作流執行控制過程，實現工作流的執行控制。

主動規則是一個三元組〈E，C，A〉，E為事件，C為規則條件，A為規則動作，主動規則不僅具有結構特征而且具有行為特征，當觸發事件產生時，根據條件的真假執行動作[9]。ECA 規則基本表示形式為

RULE〈規則名〉[(〈參數〉 …)]

WHEN〈事件〉

IF〈條件1〉THEN〈動作1〉；

……

IF〈條件n〉THEN〈動作N〉；(n≥1)

END-RULE[〈規則名〉]

2 地鐵項目合同管理組織與流程

2.1 地鐵項目合同管理組織

地鐵項目主要采用傳統平行發包模式，地鐵公司作為業主，將項目的勘察、設計、施工、采購等內容拆分成若干標段，分別發包給勘察、設計、施工等單位，這些單位通過合同建立聯系并形成工作關系。與此同時，地鐵公司與咨詢、監理、招標代理等其他咨詢單位簽訂服務合同。因此，平行發包模式下的合同管理組織以業主為主導，項目各方積極參與而形成的組織模式，地鐵項目合同管理組織如圖2所示。

圖2 地鐵項目合同管理組織

2.2 地鐵項目合同審批流程

合同審批流程是指合同業務執行過程中從發起到審批完成歸檔的全過程。在流程中，外部參與單位包括承包商、監理等，通常由承包商發起合同審批，經監理單位審核后進入業主內部審批。進入業主內部后，首先，由業務主辦部門審批，主辦部門可能是工程處、計材處等部門；其次，由合同歸口部門審批，通常合同歸口部門為合約處；最后，由合同參與部門審批，合同參與部門通常是財務處。第三方單位通常是咨詢服務單位，如造價咨詢單位，其他部門是與當前審批合同業務相關的其他部門。最終由領導層審批完成后執行歸檔。從合同業務整體審批流程來劃分，分為主線流程和分支流程，合同業務整體流程如圖3所示。

圖3 合同業務整體流程

2.3 地鐵項目合同審批流程分析

實際的合同業務審批流程中不是每個審批環節都是順利通過的，可能會出現審批材料不完整、合同計量數據信息有誤、情況不明需多方會審等情況，導致審批流程出現不同的流轉形式，具體可以分為以下5種情形：

(1)材料完整無誤型。審批材料完備、數據準確，各部門經辦審批按主線流程逐層審批通過，完結歸檔，如圖3中實箭線所示。

(2)材料殘缺有誤型。審批材料殘缺不完整、數據信息有誤，審批不通過，由當前經辦人或審批人退回緊前環節重新補充材料或修改數據信息，重新審核再提交，如圖3中虛箭線所示。

(3)材料信息數據爭議型。業主部門審核時，出現審批材料關鍵信息如合同計量數據有爭議，需要由相關責任單位提供核查意見才能審批，由當前經辦人發起會簽，獲取核查意見，如圖3中雙向箭線所示。

(4)第三方協助調查型。業主部門審批時，需要法律、造價、設計院等第三方咨詢單位協助進行相關法規、結算報告及資料、圖紙等分析后才能審批，由當前經辦人發起會簽，獲取審批報告，如圖3中雙向箭線所示。

(5)合同清單數據查看型。隨著項目進展各種計量數據動態變化，業主部門審批時，需要時時查看最新的合同清單計量數據，由當前經辦人發起會簽，獲取數據反饋，如圖3中雙向箭線所示。

3 基于Petri網工作流建模技術的合同審批流程管理

3.1 合同審批工作流與Petri網要素關聯分析

針對上述地鐵項目合同審批流程中的各種情形，提取出合同審批流程中基本的Petri網要素，保證Petri網模型能夠完整地表達出合同業務審批流程，提高流程實例化后運行效率。

3.1.1 活動

Petri網模型中每一個變遷對應一項合同審批活動，變遷的名稱為審批活動的名稱。合同審批流程中審批活動劃分為經辦活動、審批活動和會簽活動三種。

(1)經辦活動。各審批部門經辦人執行的流程性審核活動。

(2)審批活動。各部門完成決策性審批工作，根據各部門內部層級設置審批活動。外部參與單位內部有1級審核，由單位負責人審批；地鐵公司合同審批主辦、歸口以及參與部門內部有2級審批，由部門副職和正職審批；地鐵公司領導層有3級審批，分管領導、常務副總和總經理審批。

(3)會簽活動。分支流程中會簽單位執行的會簽審批活動。

3.1.2 轉移條件

轉移條件是活動與活動之間流轉的控制條件。Petri網中合同審批轉移條件用庫所描述，在合同審批流轉中首先對實施條件進行判斷，當庫所中條件滿足，托肯就緒時，審批活動即可實施。通過前述對合同審批情形的分析，合同審批流程的轉移條件即為5種審批情形的發生條件，具體如下：

(1)審批材料完備、數據準確真實。

(2)審批材料殘缺不完整、數據信息有誤。

(3)審批材料關鍵數據信息有爭議。

(4)審批需法律咨詢、造價咨詢、設計院等第三方咨詢單位協助進行資料分析。

(5)審批需要查看最新的合同清單計量數據。

3.1.3 角色

角色是將工作流與參與者聯系起來的機制，對活動的執行具有支持作用。在Petri網中，角色以資源的形式鏈接到審批活動中。依據上述的審批情形以及活動，結合用戶的崗位職責和層級，劃分為三類角色，負責完成不同的審批活動。

(1)經辦人。由部門工作人員擔任。

(2)審批人。根據各部門崗位具體設置，外部參與單位的審批人由外部單位部門負責人擔任；合同審批主管、歸口以及參與部門的審批人由部門副職和正職擔任；領導層的審批人由分管領導、常務副總和總經理擔任。

(3)會簽人。會簽由各部門經辦人發起，會簽活動執行角色為會簽人，由會簽部門單位負責人擔任。

3.2 基于Petri網的合同審批情形建模

情形1：合同審批流中審批活動按照主線流程依次審批通過，任務按照順序依次執行，活動與活動之間表現出串行的順序執行模式。順序流轉是最基本的工作流模式，該情形審批活動間存在邏輯關系，緊前活動執行結果是緊后活動執行的輸入條件。順序執行模式建模是在兩個活動間添加一個庫所的方式進行連接，情形1順序Petri網模型如圖4(a)所示。當變遷T1審批完成后，審批材料完備、數據準確無誤，庫所P2條件滿足，托肯就緒，變遷T2活動才能被審批執行。

圖4 基于Petri網的幾種合同審批情形建模a)情形1順序Petri網模型 b)情形2循環Petri網模型 c)情形4分支Petri網模型

情形2：由于審批材料或數據信息有誤導致合同業務活動審批不通過，退回到緊前活動補充材料或修改數據后重新審核流轉，在流程上表現為循環執行模式。理想情形下，一個活動僅執行一次，但因材料不全、信息有誤，導致審批不通過需退回重新執行。對于循環執行模式建模是在情形1順序模型的基礎上添加“OR-split”來判斷是否需要循環執行，情形2循環Petri網模型如圖4(b)所示。變遷T1到變遷T2順序執行，當變遷T2執行完成后，通過“OR-split”判斷是否回退到變遷T1重新執行。

情形3、情形4及情形5，在實際審批過程中對應特定的會簽情形，雖然發起的條件不同，但流程類型是相同的，歸納為會簽分支執行模式。會簽審批是在主線流程的基礎上發起分支流程來實現的，在建模時要體現流程的層次結構。利用高級Petri網中的層次Petri網(HNP)來實現會簽情形下分支流程的建模，通過引入雙邊框正方形新構造塊，稱該構造塊為過程，由庫所、弧和子過程構成的子網。把合同審批主線流程看作父網，會簽分支流程作為子網，自上而下建模，首先描述較高層次整個主線流程父網系統，其次描述較低層次分支流程子網系統，有層次的構造流程模型。以情形4為例建模，主線合約處經辦人審批需要發起會簽獲取造價咨詢單位審批意見，將完整的會簽過程看作由發起、會簽、審核，層次化用3個變遷和2個庫所建模構成的子過程，情形4分支Petri網模型如圖4(c)所示。

3.3 合同審批工作流執行控制

合同審批過程中有5種審批情形，在流程實例化運行中，需要根據實際的審批條件動態地判斷合同審批處于何種審批情形，選擇執行符合實際的流程活動。在合同審批流程中，活動的審批流轉總是伴隨著情形事件的發生，特定的事件觸發相應的活動或流程，當活動或流程執行后，會引發新的情形事件，因此可根據情形事件判斷選擇執行合適的活動或流程，利用ECA規則控制合同審批工作流執行。

3.3.1 合同審批情形ECA規則生成

基于ECA規則實現對合同審批工作流執行控制，首先需要定義與合同審批情形相對應的ECA規則。根據ECA規則定義，結合5種合同審批情形處理流程，對事件、條件和動作做詳細的劃分，生成合同審批情形ECA規則，見表1。

表1 合同審批情形ECA規則

3.3.2 合同審批情形ECA規則執行分析

基于ECA規則構建合同審批工作流執行機制，合同審批情形ECA規則執行機制分析如圖5所示。

圖5 合同審批情形ECA規則執行機制分析

ECA規則的執行過程需要經過觸發和激活階段。合同審批活動執行產生情形事件，當規則中定義的事件發生后，則該規則被觸發，即當情形事件的發生，使得r(規則)的事件部分為真時，r被觸發。r觸發后不能立即執行規則動作，需要進行規則條件判斷，當條件滿足時，規則被激活，即對于已經被觸發的規則r，如果r的一個或多個條件部分為真，則r被激活。規則激活后執行相應的流程動作，系統執行后，繼續產生新的情形事件。

4 案例分析

以南京地鐵某土建施工合同結算報審審批為例，該業務由土建承包商經辦人發起，首先，由承包商提交并審查審批材料；其次，由監理單位對審批材料進行全面審查，接著進入業主內部，由工程處給出審核意見，由合約處對量價審核，合約處審核時需發起會簽獲取造價咨詢單位分析報告；最后，由各級領導審批完成報審。審批過程中可能會出現3種情形，即情形1、情形2和情形4。針對流程可能出現的所有情形建立完整的Petri網建模，土建施工合同結算業務審批流Petri網模型如圖6所示。Petri網模型中庫所/變遷含義見表2。

表2 Petri網模型中庫所/變遷含義

圖6 土建施工合同結算業務審批流程Petri網模型

合同審批過程中，在工作流管理系統中運用ECA規則進行工作流執行機制，根據活動審批產生的事件動態的判斷執行流程。自變遷T1經辦人提交結算報審材料后，變遷T2到變遷T19審批過程中根據審批情形動態選擇路徑，例如：如果T2審批通過發生情形1事件，由庫所P4決定，變遷從T2→T3，執行串行順序流程；反之，如果T2審批不通過發生情形2事件，由庫所P3決定，變遷從T2→T1，執行回退循環流程。此外，對于T8合約處審批發生情形4事件時，由經辦人發起會簽，變遷從T9→T11，執行會簽分支流程。

5 結語

當前，合同管理信息系統中合同業務線上審批靈活性差、與現實脫節，不能真正提高合同業務審批管理的效率。針對該問題，本文從技術層面出發，結合Petri網工作流建模技術和ECA規則，實現對地鐵合同審批流程建模與工作流執行控制。首先，通過分析地鐵項目合同管理組織及審批流程，識別出5種審批情形，利用Petri網工作流建模技術對不同審批情形進行流程建模；其次，考慮不同審批情形下業務流程的動態執行特點，基于ECA規則構建合同審批工作流執行控制機制，實現對合同審批工作流的動態執行控制；最后，以南京地鐵土建施工合同結算報審業務為例，進行流程建模和流程控制分析。通過以上研究，以期解決當前合同管理信息系統中合同業務審批問題。