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1、,2015年10月,基于Petri网的电子政务工作流的建模及优化,电子政务系统,现有的电子政务系统大多采用结构化或者面向对象的设计方法，以清晰描述系统的层次结构和各模块间的信息流动，其中的面向对象的设计方法是目前得主流设计方法。但是电子政务系统是公众享受系统电子服务化的公共窗口，将会有很多不可预知的用户在同一时间访问系统，大量事件同时等待系统响应。基于Web 的电子政务系统如果能采用一个强调并发任务的系统设计模型, 则能更清楚地描述系统, 更有利于解决系统的关键问题。实践证明, Petri 网理论可被用在电子政务这个新领域来构建系统模型。,流程优化,政府的业务流程即政务流程，为公众提供特定服务
2、或者产品，一组相关的、结构化的、有清晰输入输出的活动的集合。由于政府中科层制金字塔形组织结构的特点，传统政府的组织结构和运行方式与当前生产力的不同步，导致政府的工作效率低。为改善这种情况，电子政务不能简单地将现有的业务流程原封不动的搬上计算机，而是对传统的流程进行优化。,优化必要性,主要内容,政务流程优化的原则,基于工作的时间、地点和执行者，以及信息采集与集成，流程优化实施过程必须符合七个原则：,petri,petri网相关知识,Petri网(PetriNets,PN)是一种很有效的模型描述语言,它不仅能描述系统的结构特性,同时还能描述其动态特性,尤其适用于描述含有并行的系统,Petri 网由
3、三元组N = ( S , T , F ) 构成，,S 和T 分别称为N 的库所( place) 集和变迁( transi t ion) 集, F 为流关系( flow relat ion) 。库所和变迁又称为 S - 元素和T - 元素,或S - 元和T- 元。(1) PN 有两个特殊的库所:in 和 out，in 是一个起始库所，out 是一个终止库所。(2) 如果在 PN 中加入一个新的变迁 t，使 t 连接 out 与 in，这时所得到的PN 是强连接的。条件 1 使工作流网必须有一个起始点和一个终止点，条件 2 使工作流网中不存在处于孤立状态的活动与条件。,Petri网是一种适合于描述
4、异步并发现象的系统模型，既有严格的数学定义,又有直观的图形表示。以自然的依赖关系描述变迁之间的联系，适合于在各种抽象级别上描述并分析异步并发系统，而且由此产生了一整套完整的理论。它作为一种实用的可视化建模工具，在静态可反映模型的连接，在动态又可反映系统的动作和过程。Petri 网的建模具有以下特点:(1) 采用图形建模方法, 使模型直观、 易于理解。(2)可以清楚地描述系统内部的相互作用, 特别适合异步并发事件系统建模。(3)可以采用自顶向下的方法来建立系统模型, 使所建模型层次分明。(4) 有良好的形式化描述方法,用Petri 网建立的模型具有成熟的数学分析方法。(5)用 Petri 网建立
5、的模型, 在一定条件下可以翻译为系统控制代码,petri,基于Petri网的电子政务系统建模与分析,提出两个问题：数据何时出现转移? 转移的结果是什么?,事件是系统中的动作(即变迁) , 用矩形表示；系统状态可由一组条件(即状态)来描述,条件就是系统状态的谓词或逻辑描述, 用圆表示; 事件的发生必须具备一定的条件, 这种条件称为事件的前条件; 事件的发生可能破坏前条件而使另外的条件成立,这种条件称为事件的后条件。,以用户登录模块为例进行说明：a. 用户登录。输入登录名和口令。b.身份验证。,S 1 待登录用户; S 2 登录后的用户; S 3 超级管理员; S 4 普通管理员; S 5 被警告
6、为非法的用户。事件(变迁) 可概括为: T 1 用户登录; T 2 获得超级管理员的权限; T 3 获得普通管理员的权限; T 4 警告该用户非法登录。,基于Petri网的电子政务系统建模与分析,对模型进行正确性和有效性分析,一方面是流程语义正确性,也就是与实际的业务流程相符合, 流程的运行能够获得预期的结果;另一方面是指流程结构的正确性,即流程是安全的、 无死锁的。,用矩阵方程对所建立的电子政务系统Petri网模型的用户登录模块进行分析研究,基于Petri网的电子政务系统建模与分析,基于时间Petri网的电子政务工作流的建模及性能评价,在图形的描述上采用经典Petri网对控制、流程结构的表达
7、方法，在流程的分析上则结合时间和经典Petri网对流程结构进行正确性分析，借助于仿真工具，分析各节点的时间效率和资源效率。,在时间Petri网模型研究时，一般通过在变迁、库所或有向弧上添加时间数据来形成时间Petri网模型，实施的步骤可按三步：（1）依据业务的时间顺序对工作流程进行形式化描述，主要的构成单元包括：变迁、库所、有向弧、各事件发生的时间、事件的间隔时间、各事件延迟时间等。对于一些涉及单位较多、流程走向较复杂、运行时间较长的业务还可进行分解或分层描述表达。（2）验证业务流程模型的正确性。要分析业务流程的正确性，主要是指在业务流程的逻辑上和理论上是正确的，在结构上没有异常，不存在死锁、
8、闭环、死变迁等情况。（3）分析业务流程模型的性能。,标识说明：P0：拟稿，P1：拟稿结束，P2：部门A签，P3：部门B签，P4：编号结束，P5：发文结束，T1：A部门拟稿并检查15分钟，T2：A部门审稿 5分钟，T3：B部门审稿 5分钟，T4：编号 5分钟，T5：存档并发送其他部门 5分钟，T6：修改 10分钟，T7：修改 10分钟，T8：修改 10分钟,基于时间Petri网的电子政务工作流的建模及性能评价,第一,利用Petri网建立起相关的政务流程模型(GPM一PN),并在模型的基础上提出了基本时间Petri网政务流程优化的具体步骤第二,利用Petri网关联矩阵的算法按照优化的实施步骤找出流
9、程中存在不必要!不合理的环节,通过提出的四种优化规则对这些流程进行优化第三,为了更好的对比评价优化前后的流程,在原有的Petri网模型的基础上提出了时间变迁的概念,构造出基于时间的P厅(库所/变迁)网模型然后利用马尔科夫链(MC)解决冲突的方法求解流程的变迁利用率!平均标记数!平均延时时间等参数,并作为流程评价的依据第四,将上述优化与评价的方法应用于政府投标流程中,来验证其适用性最后对全文的工作进行了总结,介绍了本文的主要研究工作并提出了以后研究的方向和有待改进的地方,把变迁与随机的指数分布实施延时相联系起来的思想126是由Molloy!Florin和Natkin等人独立提出来的给P/T网的每
10、个变迁相关联一个实施速率(firingrate),得到的模型就是TpNTPN有两种形式:Molloy形式和Florin一atkin形式,基于petri网政务流程优化及评价方法的研究,己经证明,一个TPN同构于一个连续时间马尔可夫链(Markovchain,简称MC)TPN的每个标识映射成MC的一个状态,TPN的可达图同构于一个MC的状态空间变迁实施速率的指数分布所导致的无记忆性和标识的可数性是构造TPN可达图和MC之间同构的关键因素,一、业务模式刻画,（一）业务功能说明,业务功能说明通过明确定义业务对象、业务实施前后的对象初始状态和终止状态，阐述业务实施过程中对象状态变化的各个关键中间状态，以
11、及业务管理内容，并用精炼、准确的文字进行描述。在业务功能说明的过程中，需要注意业务内容的全面性，做到“不多不少”，涵盖待建电子政务信息系统的各业务范围内全部功能。,一、业务模式刻画,（一）业务功能说明 - 示例,国家药品监管信息系统主要包括4个主体业务：1、药品认证鉴别业务该业务的主要功能包括：统一药品实物编码管理、药品经销企业市场准入、GSP规范执行监督、药品流通全过程追踪、药品流通痕迹查询、药品认证鉴别告知等。2、药品召回和调配业务该业务的主要功能包括：药品经销企业市场准入、GSP规范执行监督、药品流通全过程追踪、药品流通痕迹查询、药品强制召回、药品紧急调配等。3、劣质药和问题药控制试点业
12、务该业务的主要功能包括：药品研制和生产企业市场准入、GMP、GLP和GCP规范执行监督、药品安全风险分析预警等。4、误用和不合理使用警示告知试点业务该业务的主要功能包括：强化药物禁忌警示的药品市场准入、药品宣传广告审查控制、配药剂量监督、药效禁忌告知等。,一、业务模式刻画,（二）业务分解图,对业务进行逐层分解，并采用树状结构表达，使得业务结构得以直观表现，一目了然，避免疏漏，便于发现问题，以确保政务目标的实现。问题发现的越早，解决的成本也就越低。,一、业务模式刻画,（二）业务分解图 示例,一、业务模式刻画,（三）业务流程图,绘制业务流程图，是把政务活动作为承载业务过程的实体（可复用作业项），把
13、对象状态作为实体间依循业务逻辑流动的信息，把处理信息的服务作为实体内的具体业务操作，把调度信息处理服务的功能代理（人或软件）作为政务活动角色，用规范化的图形符号表达业务实施过程中的信息流动形态。即采用直观的图形描述，对业务过程进行比较细致的梳理，进一步详细表达业务的内容、结构和流程。,一、业务模式刻画,（三）业务流程图 示例,例子：金关工程的“海关机检查验业务”,基本构图原则：基本布局：从上到下，从左向右。开始：左上角。结束：右下角。,部门,岗位,业务名称,一、业务模式刻画,（三）业务流程图 - 组织结构图,在业务流程图中，增加了政务活动角色的内容，以需求分析调研工作中的政务机构梳理成果为基础
14、。为保证系统需求分析结果的正确性和可靠性，在业务流程图绘制之前，须先建立统一的所有部门名称和岗位名称清单，绘制唯一的组织结构图。组织结构是一个政府部门内部的部门划分及其相互之间的关系。每个政府部门都有自己的组织结构图，它将政府部门分为若干部分，标明行政隶属关系。组织结构图是一种类树结构，树的分支是根据上下级和行政隶属关系绘制的。涉及政务活动角色时，从同一资料中选取，可以保障相同内容的描述一致性，保障建模的正确性。有了组织结构图，政务机构梳理成果得到了图形化的表达，也有利于应用建模中的组织数据建模工作。,一、业务模式刻画,（三）业务流程图-组织结构图示例,例子：海关,主要内容,二、作业流程分析,
15、分析内容,二、作业流程分析,（零）作业类别,电子政务需求分析，需要对电子政务项目范围内的、每项业务所包含的作业，分别展开分析。包含相同信息处理服务逻辑组合的作业，视为同一个作业项。当作业角色不同、对象不同时，它可以被实例化成不同的作业实例。目的：作业项可以提高软件开发的可复用性。同时，各项业务每类作业项下的作业实例聚合成一个作业子系统。,二、作业流程分析,（零）作业类别,二、作业流程分析,（零）作业类别,二、作业流程分析,（零）作业类别,二、作业流程分析,（一）作业功能说明,作业功能说明需要详述实现功能所需要执行的具体操作项，并关注具体的作业对象信息内容。通过明确定义结构化抽象的作业对象，和用
16、作业对象中可复用要素表达的作业实施前后的对象初始状态和终止状态，阐述作业实施过程中对象状态变化的各个关键的中间状态，说明政务作业的具体功能。,二、作业流程分析,（一）作业功能说明 示例,“住房市场监测信息系统”-房屋所有权信息查询作业：主要是实现对房屋所有权信息的查询，房屋所有权信息主要由姓名、身份证明类型和身份证明号码、拥有住房套数信息等组成。住房所有权信息查询作业项中，主要包括制作和维护查询模版、查询申请人输入查询申请、查询审批人对查询申请进行审批、权限系统根据查询申请和用户身份生成查询令牌、执行查询操作并返回查询结果、审批人员对查询结果进行审批、查询结果用可视化界面和报表的方式展现等七项不同类型的操作。,二、作业流程分析,（二）作业信息流图,绘制作业信息流图，是在业务流程图的基础上，将具体的政务活动分解到最小执行单元操作，并随之确认每个最小执行单元的具体负责机构和岗位。而且，还需要分析流程中所传递的信息内容。包含的主要内容：（1）操作步骤：以角色的跳转为单位划分操作步骤，并编以序号；（2）操作角色：操作的执行岗位或负责岗位；（3）操作项之间流动的信息：作业单证或数据包；（4）与本作业相关的其他作业。,
