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基于扩展UML2.0_WF-net的工作流多维动态建模、分析和仿真

作　者: 赵国毅
导　师: 张广泉
学　校: 重庆师范大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 动态工作流 UML2.0 工作流网 工作流模型分析 仿真 ExSpect
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


工作流技术是实现企业和机构业务过程建模、仿真分析、优化、管理与集成,从而最终实现业务过程自动化的核心技术。针对工作流技术的研究热点和发展趋势,本文从既兼顾良好的图形表现形式和严格的形式化描述又能够支持多角度和动态特征的工作流建模及其分析和仿真三个主要方面展开研究,提出基于扩展UML2.0_WF-net复合的工作流多维动态建模及其分析和仿真的方法。工作流建模方面,首先利用UML2.0的各种图形元素,对工作流进行以过程为核心、组织、资源等为补充的多维建模,本文重点是将UML2.0活动图针对工作流的特点进行扩展,用于建立能够支持多角度描述和动态特征的工作流过程模型,包括异常处理、定义预置活动区、相关对象、触发机制等扩展。然后将WF-net进行着色、时间、层次的扩展,引入一些新的建模符号,并给出其形式化定义和使能、触发规则,使其描述、分析复杂过程的能力大大增强,且对模型仿真提供相应支持。最后在说明映射思路并完成相关准备工作的基础上,给出二者的映射方法。分为两个步骤进行:首先是相关建模结构之间的映射;然后在相关结构映射位置对相应的约束条件、控制信息等进行映射。并以电子政务中处理来电业务的工作流程为例,用扩展UML2.0活动图对该工作流程建模并通过映射机制转化为扩展WF-net工作流模型。工作流模型分析过程中,深入研究了重要的定性、定量分析理论。特别是定量分析中本文提出了八种工作流模式,通过其合理、有意义的组合得到良构的扩展WF-net表示的六种工作流基本模型,扩展了WFMC定义的工作流基本模型,结合随机Petri网和排队论相关知识,对这六种基本模型进行性能等价分析,并给出其性能等价公式。运用自底向上逐步综合代替的分层分析方法,可以得出整个系统的性能参数。该方法可以作为一种工作流模型定量分析的通用方法。在工作流仿真方面,本文提出一种基于活动的仿真模型,并给出其体系结构。该仿真模型可有针对性的灵活调整仿真范围,且支持排队系统仿真。以电子政务中处理来电业务的扩展WF-net工作流模型为例,对其进行仿真分析。利用ExSpect平台实现针对来电登记活动的仿真模型。运行该模型动画显示仿真过程,得出平均来电登记时间等仿真数据,可对其服务能力进行评估。并通过重新设置仿真环境来模拟不同的情况,寻找性能最佳的方案。例如,假设增加一部电话后进行仿真,对比仿真数据可以看出来电登记活动的服务能力明显提高。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-22
  1.1 论文研究背景  9-10
  1.2 工作流概述  10-17
    1.2.1 工作流定义、相关核心概念及联系  10-12
    1.2.2 工作流管理系统和参考模型  12-15
    1.2.3 工作流模型  15-17
  1.3 国内外研究现状  17-20
    1.3.1 工作流建模研究现状  17-19
    1.3.2 工作流模型分析研究现状  19
    1.3.3 工作流仿真研究现状  19-20
  1.4 本文的研究内容和组织结构  20-22
2 相关技术概述  22-37
  2.1 动态工作流  22-23
  2.2 UML2.0  23-28
    2.2.1 UML2.0基本概念及背景  23-24
    2.2.2 UML2.0图  24-25
    2.2.3 UML2.0扩展机制  25-26
    2.2.4 UML2.0活动图及其主要建模元素  26-28
    2.2.5 UML2.0活动图在工作流建模方面的评价  28
  2.3 Petri网  28-34
    2.3.1 传统Petri网  28-30
    2.3.2 工作流网(WF-net)  30-32
    2.3.3 高级Petri网  32-34
    2.3.4 Petri网在工作流建模方面的评价  34
  2.4 工作流仿真  34-35
    2.4.1 工作流仿真的背景  34
    2.4.2 工作流仿真的含义  34-35
    2.4.3 工作流仿真的基本过程及意义  35
  2.5 本章小结  35-37
3 基于扩展UML2.0_WF-net的工作流多维动态建模方法  37-55
  3.1 基于扩展UML2.0_WF-net的工作流多维动态建模的思想  37-39
    3.1.1 建模目标  37
    3.1.2 UML与Petri网的结合方式  37-38
    3.1.3 本文建模方法原理  38-39
  3.2 扩展UML2.0活动图  39-47
    3.2.1 异常处理机制的扩展  39-40
    3.2.2 定义预置活动区  40-42
    3.2.3 活动的扩展  42-43
    3.2.4 控制节点的扩展  43-44
    3.2.5 转移的扩展  44
    3.2.6 对象的扩展  44-45
    3.2.7 触发机制的扩展  45
    3.2.8 电子政务中处理来电业务流程建模实例  45-47
  3.3 扩展WF-net  47-50
  3.4 扩展UML2.0活动图与扩展WF-net之间的映射  50-54
    3.4.1 映射思路和相关准备工作  50-51
    3.4.2 相关建模结构之间的映射  51-53
    3.4.3 相应约束条件、控制信息的映射  53
    3.4.4 电子政务中处理来电业务流程映射实例  53-54
  3.5 本章小结  54-55
4 扩展WF-net工作流模型分析  55-66
  4.1 定性分析  55-59
    4.1.1 可达性分析  55-56
    4.1.2 合理性分析  56-59
    4.1.3 WF-net的组合特性  59
  4.2 定量分析  59-65
    4.2.1 马尔可夫分析方法  59-60
    4.2.2 排队论  60
    4.2.3 仿真分析技术  60-61
    4.2.4 扩展工作流模式及其组成模型的性能等价分析  61-65
  4.3 本章小结  65-66
5 基于活动的工作流仿真模型及其ExSpect实现  66-77
  5.1 理论计算分析方法的不足  66
  5.2 工作流仿真模型的一般组成  66-67
  5.3 基于活动的工作流仿真模型  67-69
  5.4 仿真模型的实现  69-76
    5.4.1 仿真平台ExSpect简介  69-70
    5.4.2 电子政务中处理来电业务流程仿真实例  70-76
  5.5 本章小结  76-77
6 相关工作比较与分析  77-79
7 总结与展望  79-81
  7.1 本文工作总结  79-80
  7.2 下一步工作  80-81
参考文献  81-86
致谢  86-87
附: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录、科研情况  87-88

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