基于Petri网的业务过程建模

黄苾 代飞 莫启

摘要 建模业务过程是企业实施大规模编程的核心。分析了业务过程的组成元素，讨论了使用Petri网如何表示业务过程中的开始、结束、任务和路由，并通过一个例子，说明了使用Petri网建模业务过程的直观性和易沟通、理解性。

【关键词】业务过程 任务 路由 Petri网

1 引言

从20世纪70年代末到20世纪90年代初，信息系统的关注焦点是数据的存取，因此，数据库管理系统被认为是最核心的基础平台。自20世纪90年代初开始，信息系统的关注焦点从数据逐步转移到过程上来。作为这种转变的结果，今天以业务过程驱动为代表的大规模编程（Programming-in-the-large）在工作流管理、企业应用集成、B2B电子商务、Web服务组合等领域得到了广泛应用。因此，建模业务过程成为了企业实施大规模编程的核心。

为了解决上述问题，本文提出使用Petri网来建模业务过程。其好处在于：

（1） Petri网具有图形化的表示，可直观描述业务过程，便于沟通和理解;

（2） Petri网有坚实的数学基础，建模人员可以对建模产生的业务过程模型进行分析，以确保模型的正确性。

2 业务过程

业务过程是指相关的、结构化的活动或任务的集合，它们为客户提供特定的服务或产品。在日常的工作、学习和生活中，业务过程随处可见。例如：办事流程、坐飞机的安检流程、订单支付流程、物流流程等。

通常，业务过程都有自己的开始和结束;由许多要被执行的任务（ task）和一系列决定任务执行次序的条件构成。进一步，这些决定哪些任务需要被执行以及以何种次序执行，称为路由。在业务过程中，路由具有四种下述四种形式：

2.1 顺序路由

两个任务间顺序执行。通常，这两个任务间存在依赖关系，例如前一个任务的结果是后一个任务的输入。

2.2 选择路由

在两个任务或多个多任务间选择一个任务执行。通常，选择需要基于相关属性值来做决定。

2.3 并发路由

两个任務或多个任务能同时或以任意次序执行。通常，这些任务都需要被执行，且它们之间没有任何依赖关系，互不影响。

2.4 循环路由

多次执行某个任务。

下面用文字描述了一个投诉处理过程。首先，步骤1：刚收到的投诉需要被记录下来。其次，步骤2：联系投诉的顾客和被投诉的相关部门。之后，步骤3：搜集数据并做出决策。步骤4：根据决策，或者支付赔偿或者发拒信。最后，步骤5：投诉被归档。

3 业务过程概念到Petr i网的映射

Petri网是1962年由德国科学家CarlAdam Petri博士在他的博士论文《用自动机通信》中创立的一种网状结构。本质上，它是一个有向二分图，由库所和变迁组成。

定义1（Petri网）Petri网是一个四元组S=（P，T;F，M），其中：

（1）P ∪ T≠￠，习惯称P为库所集，T为变迁集;

（2）P ∩ T=￠;

（3） Fc （PxT）∪（TxP），称F为流关系;

（4）映射M：P→{O，1，2，3…）称为Petri网的一个标识。通常用M0表示Petri网的初始标识。

通常，库所使用圆圈表示，变迁使用方框表示，流关系使用有向线段表示，托肯使用实心小黑点表示。

当使用Petri网来建模业务过程时，用库所表示条件，用变迁表示任务。因为，变迁是Petri网中主动元素;库所是被动元素。

进一步，用一个没有输入弧的库所来表示过程的开始，用一个没有输出弧的库所来表示过程的结束。

针对路由，用图1所示的顺序块表示顺序路由;用图2所示的选择块表示选择路由;用图3所示的并发块表示并发路由;用图4所示的循环块表示循环路由。

使用Petri网建模第2节用文字描述的投诉处理过程，得到的Petri网如图5所示。其中，库所p0表示过程的开始;库所p9表示过程的结束。变迁record表示步骤1;变迁contact-client和contact-department表示步骤2;变迁collect表示步骤3;变迁positive和negatlve表示步骤4;变迁file表示步骤5。

可以看出，图5所示的投诉处理过程，比用文字描述的投诉处理过程，更加直观，更便于沟通和理解。

4 总结

首先，讨论了业务过程的组成元素：开始、结束、任务及路由;其次，提出如何用Petri网中的元素来表示业务过程的不同元素，最后，通过一个例子，充分说明了使用Petri网建模的业务过程比文字描述的业务过程更直观，更便于沟通和理解。

参考文献

[1]袁崇义.Petri网原理与应用[M].电子工业出版社，2005.

[2]Dumas M，Rosa M L，Mendling J，et al.Fundamentals of Business ProcessManagement [M]. Springer PublishingCompany， Incorporated，2013.

[3]Petri CA. Kommunikationmitautomaten[D]. Institut fur InstrumentelleMathematik， Schriften des IIM 2， Bonn， 1962.