基于资源约束Petri网的过程建模与集成方法

本项目针对过程集成中的集成模型合理性问题和资源冲突问题，研究资源约束下的过程建模与集成方法。首先建立资源约束过程集成概念模型，理清资源约束条件下过程集成的内容和机理；然后针对考虑资源约束的过程建模需求，提出一种扩展Petri网- - 资源约束Petri网，给出资源约束Petri网的运行机制，解决资源约束下的过程建模问题；研究资源约束Petri网的分析方法和活性、有界性、可达性、可回溯性等性质的判断方法，突破资源约束Petri网合成时的合理性分析方法和资源约束Petri网集成时的资源冲突性分析方法，提出基于资源约束Petri网的过程集成方法。本项目研究成果可用于复杂人机信息系统集成、企业信息化集成改造、工作流管理等领域，为资源约束下的过程集成问题提供理论基础和方法支持，有效提高过程集成效率和效果。

过程集成在系统分析与设计、系统集成、企业业务流程重组等领域广泛存在，资源冲突及消解是过程集成必须要解决的问题。课题针对资源约束下过程集成问题，从概念内涵、建模方法、模型分析、冲突分析等方面开展了研究，提出了一组概念、方法和技术，能够为解决资源约束下的过程集成提供理论基础和方法支持。具体工作包括：.（1）研究了资源约束下的过程集成概念模型。从角色、业务对象、业务活动、业务操作、业务资源、业务输入、业务输出等要素入手研究业务过程，给出了业务过程概念的形式化描述。研究了过程集成的概念和步骤，提出了考虑资源约束的过程集成框架，研究了资源冲突的具体类型，提出了资源约束下过程建模方法的要求，给出了资源约束条件下过程集成的概念模型。.（2）研究了基于资源约束Petri网的过程建模方法。针对考虑资源约束的过程集成特点和要求，提出资源约束Petri网的形式化定义，给出模型活性、有界性、可达性、可回溯性等性质的定义。给出了一类特殊的资源约束Petri网——资源约束工作流网的定义。研究了资源约束Petri网可达、活性等性质。.（3）研究了资源约束Petri网过程模型集成的合理性分析方法。借鉴工作流网合理性的概念，对资源约束工作流网，给出了其合理性的概念及性质，研究了资源约束工作流网合理性判断方法，以及基于可达图方法的分析技术。.（4）研究了基于资源约束Petri网的过程集成资源冲突分析方法。将资源冲突分为资源争用型和资源占用型两类，给出了相应的Petri网结构，提出了基于可达图的资源冲突分析方法。研究了参数化Petri网，提出了针对“Fork-Join”结构的参数化分析算法，分析了其状态空间全局平衡方程的解析解。研究了基于仿真的资源冲突和使用效率分析方法，以通信协议为背景，提出了基于CPN的通信协议功能和性能分析方法论，以SIP Non-Invite协议为例进行了验证。.过程集成中的资源冲突检测及消解既涉及模型的功能性分析（合理性验证），也包括性能指标的分析。必须采用形式化方法与仿真方法相结合的方式才能有效完成相关工作。形式化方法适合于分析过程模型的合理性，而仿真方法适合于分析过程的性能指标。课题提出的资源约束Petri网及合理性分析方法能够有效支持资源约束条件下过程集成中的合理性分析，基于CPN的功能分析和性能评估方法论也可以为过程集成工作提供方法支撑。