任懷慶,王巧玲

(通化師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，吉林 通化 134001)

基于Petri網(wǎng)的分布式協(xié)同辦公智能模型*

任懷慶,王巧玲

(通化師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，吉林 通化 134001)

介紹了Petri網(wǎng)的基本理論，分析了基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的分布式協(xié)同辦公應(yīng)用的特征，在此基礎(chǔ)上提出了基于Petri網(wǎng)的分布式協(xié)同辦公的通用智能模型，該模型具有語(yǔ)義明確、易于修改，并且易于驗(yàn)證的優(yōu)點(diǎn)，最后以文檔審批工作流為例給出了具體的模型實(shí)現(xiàn)過(guò)程.

Petri網(wǎng)；分布式協(xié)同辦公；通用智能；工作流

計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作CSCW(ComputerSupportedCooperativeWork)是一種全新的辦公模式，其本質(zhì)是在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代通訊技術(shù)及設(shè)備的支持下，分布式的個(gè)體共同協(xié)作以完成一項(xiàng)工作[1],在當(dāng)今發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)背景下，CSCW突破了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用概念，為時(shí)空上相互隔離的個(gè)體提供了“面對(duì)面”和“你所見(jiàn)即我見(jiàn)”的分布式協(xié)同工作環(huán)境[2].但是，正是由于CSCW任務(wù)的對(duì)象是分布的，資源是分布的，主體是分布的，給協(xié)同辦公系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，一個(gè)通用的CSCW系統(tǒng)是相當(dāng)復(fù)雜的，必須滿足基本的分布式協(xié)同特征，一般應(yīng)具備以下幾點(diǎn)：①協(xié)作性.CSCW系統(tǒng)的目的就是要支持分布式的個(gè)體以通過(guò)協(xié)作方式更好地完成任務(wù).②整合性.由于CSCW系統(tǒng)的對(duì)象是分布的，包括各種硬件資源、信息資源、數(shù)據(jù)庫(kù)資源等，在分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的支持下，所有的資源對(duì)于分布在不同地理位置的個(gè)體來(lái)講應(yīng)該是透明的，CSCW系統(tǒng)能夠透明地整合這些資源，這也是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、分布式計(jì)算的目標(biāo)之一.③時(shí)效性與時(shí)序性.CSCW系統(tǒng)協(xié)作的任務(wù)都是有時(shí)效的，并且對(duì)于協(xié)作的個(gè)體的操作順序是有要求的，通常要在有效的時(shí)間內(nèi)完成，并且要遵循一定的時(shí)序規(guī)則.④定制性.包括對(duì)操作人等主體的定制，也包括對(duì)業(yè)務(wù)流程、任務(wù)功能、時(shí)效、監(jiān)督機(jī)制等的定制.⑤易修改性.CSCW系統(tǒng)始終以人為主體，而人員是易變動(dòng)的，且環(huán)境、時(shí)效等都是易變的因素，因此CSCW系統(tǒng)必須能夠滿足這種特性，具有易于修改、易于維護(hù)的特征，以滿足對(duì)業(yè)務(wù)變動(dòng)、人員變動(dòng)、時(shí)間進(jìn)度變動(dòng)等的修改.由此可知，CSCW系統(tǒng)是相當(dāng)復(fù)雜的，設(shè)計(jì)一個(gè)通用的CSCW系統(tǒng)模型更具有一定的挑戰(zhàn)性.

Petri網(wǎng)是一種圖形化的建模工具,與其它建模方法相比,Petri網(wǎng)具有更嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)和直觀易懂的圖形表示[3],并且具有嚴(yán)格的系統(tǒng)分析技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)是能更充分地描述系統(tǒng)的分布式并發(fā)性、異步性、不確定性等特點(diǎn),適于建模分布式離散事件系統(tǒng)，而分布式協(xié)同辦公正是這樣一種分布式離散工作流.本文旨在利用Petri網(wǎng)技術(shù)及面向?qū)ο蠹夹g(shù)對(duì)通用CSCW系統(tǒng)進(jìn)行建模，為設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)良好、業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的集通訊、信息整合、應(yīng)用整合和定制開(kāi)發(fā)為一體的CSCW系統(tǒng)平臺(tái)提供可靠的理論依據(jù).

1 Petri網(wǎng)的基本理論

1.1Petri網(wǎng)的圖形表示

Petri網(wǎng)是一種抽象的信息流模型，可以形式化地表示信息流、工作流系統(tǒng)的模型.經(jīng)典的Petri網(wǎng)由庫(kù)所、變遷、有向弧、令牌等元素組成，可以用來(lái)模擬系統(tǒng)的事件、條件以及它們之間的關(guān)系[4,5].庫(kù)所在Petri網(wǎng)的圖形表示中用圓形節(jié)點(diǎn)表示，變遷用方形節(jié)點(diǎn)表示，庫(kù)所和變遷之間的有向弧表示庫(kù)所和變遷之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，通常稱有向弧前端的庫(kù)所或變遷為輸入，后端的庫(kù)所或變遷為輸出，為了表示動(dòng)態(tài)的信息轉(zhuǎn)化特性，引入了令牌標(biāo)志，如果一個(gè)變遷的所有輸入都有令牌標(biāo)志，則該變遷滿足激發(fā)條件，結(jié)果是變遷可以發(fā)生，并且該輸出會(huì)獲得令牌標(biāo)志.圖1為處理機(jī)作業(yè)處理的Petri網(wǎng)描述模型[4]，從中可以看出Petri網(wǎng)可以描述動(dòng)態(tài)的分布式工作流處理過(guò)程，圖中的圓點(diǎn)表示令牌.

圖1 處理機(jī)作業(yè)處理的Petri網(wǎng)描述模型

1.2Petri網(wǎng)的數(shù)學(xué)形式定義

根據(jù)WfMC(工作流管理聯(lián)盟)的定義，工作流可以分為四種流程結(jié)構(gòu)，分別為順序結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)以及循環(huán)結(jié)構(gòu)[6]，圖2為Petri網(wǎng)表示的四種流程結(jié)構(gòu)

圖2 工作流四種流程的Petri網(wǎng)描述

根據(jù)以上四種流程結(jié)構(gòu)，以及綜合考慮協(xié)同辦公工作流的分布式特點(diǎn)，給出以下適合于描述協(xié)同辦公工作流的Petri網(wǎng)定義.

定義1 一個(gè)Petri網(wǎng)N是一個(gè)三元組[7]，N=(P,T,F)，其中，P是庫(kù)所的非空有限集，T是變遷的非空有限集，并且滿足：P∩T=?，F(xiàn)是N的有向弧集，F(xiàn)?(P×T)∪(T×P).

定義2 變遷集T是一個(gè)二元組T=(N,M)，可以表示工作流中的活動(dòng)或任務(wù)，其中N為子Petri網(wǎng)，M為當(dāng)前變遷的狀態(tài)，M可以有三種取值，分別表示未執(zhí)行、正在執(zhí)行、執(zhí)行完畢，如此定義的好處是滿足面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)以及模塊化程序設(shè)計(jì)的需要，易于將Petri網(wǎng)直接映射至面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的類、結(jié)構(gòu)中.

由定義2可以看出，Petri網(wǎng)的定義滿足循環(huán)、嵌套關(guān)系，即Petri網(wǎng)中可以包含Petri網(wǎng)，對(duì)應(yīng)至工作流系統(tǒng)中即代表工作流中可以包含工作流，滿足了程序設(shè)計(jì)中模塊化以及分層的概念，大任務(wù)可以化簡(jiǎn)為多個(gè)小任務(wù)完成，更符合現(xiàn)代面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù).

2 基于Petri網(wǎng)的文檔審批工作流模型

基于上述定義以及對(duì)工作流特征的分析給出了文檔審批工作流的簡(jiǎn)化模型，如圖3，模型中沒(méi)有考慮審批權(quán)限驗(yàn)證、角色處理等問(wèn)題，也沒(méi)有考慮審批人無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)審批等問(wèn)題，這些問(wèn)題都可以通過(guò)在Petri網(wǎng)模型中添加庫(kù)所條件、變遷(任務(wù))循環(huán)等完成.本文中只給出簡(jiǎn)化模型以供參考.

圖3 文檔審批工作流的Petri網(wǎng)模型

由圖3可知，文檔審批工作流由Petri網(wǎng)模型描述非常適合，從文檔制定開(kāi)始至文檔審批結(jié)束，每一步都可以用Petri網(wǎng)的元素準(zhǔn)確地描述，其中變遷T2、T3為選擇結(jié)構(gòu)的任務(wù)變遷，表示審批人1和審批人2是可選的，即只要有一個(gè)人審閱通過(guò)，任務(wù)即為完成；變遷T2、T3、T4是有次序的，只有T2或T3完成后才能進(jìn)入下一任務(wù)T4，T5與T2、T3、T4是并行的，即審批人4與審批人1、2、3可以對(duì)文檔進(jìn)行并行性審批.

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹了Petri網(wǎng)的基本理論，并結(jié)合基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的分布式協(xié)同辦公工作流的特點(diǎn)，提出了用Petri網(wǎng)理論進(jìn)行協(xié)同辦公的建模方法，使用Petri網(wǎng)建模具有明確的語(yǔ)義、清晰的圖形表達(dá)方式，使得對(duì)工作流的處理更加明確，便于修改，能夠更有效地對(duì)協(xié)同辦公工作流邏輯進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義.

[1]顧君忠.計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作導(dǎo)論[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002.

[2]任愛(ài)霞，巫茜.協(xié)同辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2011(9).

[3]袁崇義.Petri網(wǎng)原理[M].北京：電子工業(yè)出版社,1998.

[4]顧君忠.大型軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與Petri網(wǎng)[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1986(03).

[5]周國(guó)強(qiáng),陳春玲.基于PetriNet軟件體系結(jié)構(gòu)模型的描述[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2002(24).

[6]Suishu-lin,YuanJian,etc.Model-DefiningofDirected-Graph'sStorageStructureBasedonObjectPetrinet[J].ControlandAutomation,ICCA2007.IEEEInternationalConferenceon,2007.

[7]袁紅照.WWW下基于PetriNet的協(xié)同編輯模型[J].安陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2002(02).

(責(zé)任編輯:王前)

Distributed Cooperative Work Intelligence Modeling Based on Petri Net

REN Huai-qing, WANG Qiao-ling

(CollegeofComputerScience,TonghuaNormalUniversity,Tonghua,Jilin134002,China)

Basic theory of Petri net is introduced, and the general intelligence model of distributed cooperative work based on Petri net is proposed after analyzed its application characteristics. Finally, the implementation process is provided in case of the workflow of document approval.

Petri net; distributed cooperative work; general intelligence; workflow

2013-09-27

任懷慶(1974-)，男，吉林遼源人,碩士,講師

吉林省教育廳科技項(xiàng)目(2007[216]).

TP

A

1008-7974(2014)01-0042-03