2Petri建模的优势与优化方法.doc

基于Petri网政务流程优化方法的研究 张承伟，蔡令先 大连理工大学管理学院信息与决策技术研究所 辽宁省大连市 116024 romabo@ 摘要：政务流程的建模和优化是实现其流程重组、优化和改进以及资源合理配置的基础。该文提出了使用Petri网对流程进行描述的优点，在此基础上运用Petri网对政务流程进行建模，最后运用Petri网关联矩阵的重组算法对政务流程进行优化并得到优化后的政务流程，为政务流程的重组和改进提供了决策上的支持。 关键字：政务流程； Petri网；关联矩阵；流程重组 1引言 电子政务的实质是对整合和优化之后的政务流程进行电子化和网络化。而我国由于历史的原因政务组织机构臃肿、管理刻板、流程繁琐、效率低下，无人对过程负责和忽视公众满意度等弊端已经不再适用于当今时代的发展，为了电子政务的顺利实施，必须对流程进行整合和优化。 Petri网有易于理解的图形特征，运用Petri网建立的模型简单明了，易于对政务流程进行建模与仿真。另外由于Petri网具有严密的数学基础，可以使用数学模型来描述政务流程的行为。因此，通过Petri网可以检验所建立的流程模型的正确性，并可以找出政务流程不合理的环节，同时可以达到优化流程性能的目的。 2 Petri建模的优势和优化方法 2.1 Petri网建模的优势 Petri网[1]是Carl Adam Petri 于1962年在博士论文《用自动机通信》中首次提出来的。这种系统模型后来以Petri网命名而流传，现在的Petri网一词即指这种模型，又指以这种模型为基础发展起来的理论。 过程模型是对业务过程的抽象表示，对过程模型进行建模是工作流技术理论研究和实际应用的基础。目前已有的建模方法主要基于活动网络、Petri网、语言行为理论、活动与状态图、以及扩展事务模型的建模方法。而Petri网在建立业务模型方面的优势有：　 (1) 图形化描述　 Petri网本身就是一种图形语言，提供了统一的图形表示方法来描述系统的各个特性，能直观的反映并行、同步、冲突、共享等现象。因此，Petri网具有直观易学的特点，对于业务人员来说在直觉上容易理解和应用，也容易和最终用户之间的交流；对于研究人员来说又提供了强大而又形式化的描述能力，有利于他们进行研究与分析。 (2) 具有精确的语义 Petri网有坚实的理论基础、严格的数学描述，Petri网系统的所有元素都是经过严格定义的，具有规范的模型定义。因此，基于Petri网建立的模型具有精确的意义，可以从语义学、矩阵论的角度对模型进行分析验证。 (3) 强大的表达能力 Petri网具有极强的表达能力，Petri网至少可用四种元素(库所、变迁、弧和托肯)，来描述政府业务的静态和动态行为。还能够在不同的抽象级别变换描述，亦即可以从顶向下，或从下到上进行模型的分析和综合。 (4) 基于状态而不是基于事件 Petri网是一种基于状态的建模方法：在许多流程建模方法所采用的过程建模方法都是基于事件的，比如活动网络法。这类方法把活动与活动之间的转移定义十分清楚，而对于活动的状态则没有在模型中明确体现。相比之下，Petri网是基于状态的建模方法，明确定义了模型元素的状态。 Petri网之所以具有这些优点，是因为它把过程的状态通过库所中的托肯显示表达出来。其它的模型(如活动网络图)只能隐式地或者通过其它方式表达。通过以上的分析可以看出，Petri网的优点很适合政务流程的建模。 2.2 Petri网的优化规则和方法 Petri网[2-3]用一个三元组表示 PN=(P，T；F)，其中P是一个有限的库所集合，T是一个有限的变迁集合，F是流关系集合，满足以下条件： (1) P∩T=Φ；表示库所和变迁是两类不同的元素； (2) P∪T≠Φ；表示库所和变迁中至少有一个元素； (3) F(P×T)∪(T×P)，表示PN中的流关系，其中的‘×’表示笛卡儿积； (4) Dom(F)∪Cod(F)=P∪T，其中Dom(F)={x|y:(x,y)∈F}, Cod(F)={y|x:(y,x)∈F)}分别为F的定义域和值域。 库所集合和变迁集合的并集称为Petri网的元素表。库所集合的变迁集合是Petri网的组成部分，流关系F是由它的构造出来的，所以在F前面用分号(;)隔开。每个库所代表一种资源，库所中的托肯表示可用的资源，资源的流动由流关系规定，所以变迁只能与库所有直接的流关系。不参与任何变迁的资源表现为孤立的库所，不引起资源流动的变迁表现为孤立的变迁，条件4表明在Petri网中不能有孤立的元素存在。 2.2.1优化规则 一个具有m个库所，n个变迁的Petri网(P/T网)的关联矩阵是一个m×n的整数矩阵，用A表示关联矩阵[4]如下： Ａ＝［aij］m×n