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1、基于Petri网与工作流建模的电子政务办公系统构建电子政务系统是面向企业、各政府部门机构及社会公共管理的基于互联网技术的信息处理和信息效劳的系统。电子政务系统的出现使它成为政府各部门管理社会、监管市场、管理经济、以及公共效劳的一项重要举措，是利用现代信息技术来进步政府各部门依法管理的行政程度的表达。在国家及各级政府部门的大力支持下，我国的电子政务得到了飞速的开展，市场规模也得到了空前的开展，根据?中国电子政务行业开展前景与投资战略规划分析报告前瞻?的数据显示，从 2022 年的市场规模 550 亿元已经开展到 2022 年的 1390 亿元，同比增长 17.3%.为了能使政务工作更精简、更透明
2、、更有效、更公平以及为企业和居民提供更优质的效劳，我们设计了基于 Petri 网的工作流建模技术的电子政务办公系统。1 基于 Petri 网的工作流建模技术1.1 Petri 网根本概念Petri 网概念的最早出现是由 Care Adam Pe-tri 在 1962 年的博士论文中提出来的，它可用来描绘和分析具有并行性、异步性、并发性、非确定性和分布式等具有这些特点的信息处理系统，同时它也是一种图形化的数学建模工具。Petri 网主要是用来描绘系统的状况、部分状态以及条件等，经典的 Petri 网就是一种简单的过程模型，它是由有向弧、变迁、令牌以及库所等这些元素组成，变迁是用方框来表示，库所一
3、般用圆圈来表示，它们是用于描绘信息处理系统状况的事件，库所与变迁之间相连接的有向弧是表示它们之间的转化关系； 为了可以描绘系统动态的信息转化，引入令牌标志，它用黑点表示； 假设一个变迁的所有输入都有令牌标志，那么该变迁就满足激活条件，该变迁可以发生，因此变迁输出将获得令牌。Petri 网的定义【2】如下： Petri 网是一个三元组 N= P,T,F ; 其中 P 是库所的非空有限集，T 是变迁的非空有限集，且满足 Pcap;T = Phi;，F 是 N 的有向弧集，F? PxT cup; TxP x为笛卡尔积 .1.2 工作流网根本概念在 Petri 网的根底上，Aalst 提出了工作流网
4、以下简称 WF-net 的概念。WF-net 是将某种工作流模型转化成 Petri 网，进而完成对该工作流模型的评价，是对工作流中的控制流维度进展建模的 Petri 网。假设 Petri 网 PN= P,T,F 是 WF-net,当且仅当： 1 存在一个源库所 iisin;P,使得-ine;Phi;； 2 每一个节点 xisin;Pcup;T 都位于从 i 到 o 的一条途径上。 3 存在一个汇结库所 oisin;P,使得 o-=Phi;；假设仅只有一个从 P 到 t 的有向弧，这样的话库所 P 是变迁 t 的输入库所。同样，假如当且仅当存在一个从 t 到 P 的有向弧，那么库所 P 称做变迁
5、 t的输出库所。通常习惯用-P 表示库所 P 的输入变迁的集合，P-表示库所 P 的所有输出变迁的集合，-t 表示变迁 t 的输入库所的集合，t-表示变迁 t 的所有输出库所的集合。上面定义中的第 2 项是为了能更好的消除没必要的条件和任务;.因为任何一个被 WF-net 过程处理过的实例都会在它本身进入工作流管理系统时被自动创立，并且一经被工作流管理系统处理完成就马上被自动删除； 换句话说，WF-net 定义了一个实例的生命周期。每个 WF-net 都包含一个输入库所 i 和一个输出库所 o,因此所有的活动与条件都位于起始点到终止点的通道上。2 基于 Petri 网的工作流模型设计2.1 电
6、子政务办公系统中的工作流程对业务实现和业务过程逻辑进展别离是设计办公系统的主要理念，也是基于工作流的电子政务办公系统的设计理念，所以设计电子政务系统需要解决的关键问题是怎样来构建电子政务的业务过程逻辑。电子政务办公系统中的工作流模型描绘的是政府部门和机关事业单位日常办公业务流程，对象是面向政府工作人员。本文以江西吉安市的电子政务办公系统为例，将办公系统分为以下几个模块，包括公文管理、内部事务、指导指示、会议通知、个人资料、内部邮件等模块，其中公文管理是电子政务办公系统中的核心部分，包括收文、发文等模块。本文以某委办局发文流程为例进展描绘。如图 1 所示，是一个电子政务办公系统发文的流程实例。从
7、科室开场撰稿，提交科室指导会签后，经过分管指导审核、局指导审批，最后到办公室发文及归档。其中科室指导会签是选择途径走向，局办公室指导批阅并提交给分管指导时是并行路由，以上流程是比拟理想、顺利的工作流程模型。2.2 模型设计将系统中的工作流模型转化成 Petri 网的原那么是在遵守原系统的原有逻辑顺序的根底上，把工作流中的活动映射为 Petri 网中的库所，对象的操作映射为 Petri 网模型中的变迁，工作流模型中的开场标记是对应 Petri 网中的无输入变迁和该变迁的输出库所，当它受外界因素的控制，会自动产生令牌，激活整个 Petri 网，工作流中的完毕标记是对应Petri 网中的无输出库所的
8、变迁和该变迁的输入库所。基于以上理论，并结合 Petri 网的相关定义和工作流中概念之间的映射关系，下面构建一个电子政务办公系统的发文 WF-net 模型。根据图 1 发文管理的工作流程，通过工作流和Petri 网之间的映射关系，结合工作流建模中的四种路由构造 顺序路由、并行路由、选择路由和循环路由 ,设计出了发文管理的 WF-net 模型如图 2 所示。在该模型中引入了或会聚构造 and-join ,或别离构造 or-split ,并会聚构造 and-join ,并别离构造 and-split 这四种根本的工作流的构造概念。其中 or-split 用符号 表示变迁的输出端； and-spli
9、t 用符号 表示变迁的输入端。如图 2 所示，T 表示发文流程中的工作流任务： T1 表示撰写公文； T2 表示科室 A 指导批阅及选择会签人员； T3 表示重新撰稿； T4 表示科室 B 指导会签； T5 表示科室 C 指导会签； T6 表示科室 A 指导审核； T7 表示局办公室指导批阅并提交给分管指导；T8 表示分管指导 A 批示； T9 表示分管指导 B 批示；T10 表示局指导审批； T11 表示局办公室发文； T12 表示局办公室归档； T13 表示局办公室指导签发。在科室 A 撰稿完成交科室指导批阅时，假如批阅不通过，那么返回科室 A 重新撰稿，假如批阅通过，有以下两种情况，一种
10、是科室 A 指导选择相关的科室会签，另一种是直接报给局办公室指导批阅。因此，在变迁 T2 的输出端为别离构造，即 or-split,此输出端增加了两条输出路由。公文经由相关科室会签后，由科室 A 重新审核，再交给局办公室指导批阅，往下走也有两种情况，一种是局办公室指导批阅后提交分管指导，另一种是局办公室指导批阅不通过，那么需返回科室 A 重新起草。因此变迁 T7 输出端为别离构造，即 or-split,此输出端也应增加一条输出路由，因此 T2 和 T7 输出端为 or-split 构造。3 模型的正确性验证3.1 可达性验证如何断定一个 Petri 网的可达性,定义当且仅当给定的初始标识 M1
11、 和目的标识 Mn 存在一个启动序列 delta;，这个序列 delta; 可以将 M1 变迁为 Mn,那么称M1 到 Mn 是可达的，用 M1-M2或者 M1表示，其中 delta;=t1,t2tn.如图 2 所示可以知道 P1 至 P2 存在一个过程启动序列 T1,使得 P1 可以变迁为 P2,然后依次类推，逐个验证，P2 到 P4,P2 到 P5 等等，可以从图 2中很直观的看出来，这里不再详细阐述验证。由此可见，该模型的 WF-net 构建可以满足可达性的条件约束，该模型具有可达性。3.2 合理性验证要证明一个 WF-net 是合理性，根据定理可推出，需要证明该工作流模型是活的并且是有
12、界的，满足条件那么这个 WF-net 是合理的。因此要断定一个模型是活的且有界性，根据文献研究，需要从1定一个良构 WF-net 是合理的，也可以在多项式时间内断定一个自由选择 WF-net 是合理的。因此，需要分析该 WF-net 模型的良构性和自由选择性。假设一个 Petri 网是具有良构性的，那么它的充分必要条件是当且仅当对于任何一个结点 X 和Y,设 X 为库所，Y 为变迁，对于任意的两条初等途径从 X 指向 Y,途径 C1 和 C2,假如满足 alpha; C1 cap;alpha; C2 = X,Y 其中 alpha; C1 和 alpha; C2 分别为 C1 和C2 上所有结点
13、的集合 ,那么 C1 = C2.由上述定义断定该模型 WF-net 是否具有良构性，从图 2 中可以看出，从 T2 到 T6 有两条选择路由，完全符合定义条件，T7 到 T10 有两条并行路由，完全符合定义条件，其他的选择路由也都是成对出现的，依次得出符合定义中的条件，因此该 WF-net 具有良构性。假设一个 Petri 网是具有自由选择性的，那么它的充分必要条件是当且仅当对任何一个变迁的T1 和 T2,当-T1cap;-T2ne;Phi;，那么-T1 = -T2.分析可得出诸如这种具有 or-split 构造的变迁都有共享同一个输入库的特性，也即，在该模型的 Petri 网中，假如满足两个
14、变迁 T1 和 T2 具有一样的输入时 -T1cap;-T2ne;Phi; ,而它们又是 or-split 构造，那么 T1和 T2 的输入是完全匹配的 -T1=-T2 .由图 2模型可知，T2 和 T7 具有一样的输入库所 P2,T1 和T13 具有一样的输入库所 P8,它们的输入集合都相等，满足自由选择行的条件，因此该 WF-net 满足具有自由选择性。通过上述的论证，本文创立的工作流模型的构造化特性 合理性、自由选择性、可达性、良构性 都可以来证明该工作流模型符合正确性验证。因此，可根据建立的模型，结合 Lotus Domino/Notes 平台技术，进而开发一套高效实用的电子政务办公系
15、统。4 系统设计与实现4.1 基于 Petri 网的工作流系统实现算法在做系统设计时，需要对工作流引擎进展定义，并实现其算法，因为工作流管理系统的核心元素就是工作流引擎，该引擎负责维护工作流相关数据，并对过程进展解释、创立和管理工作流实例等。以本文提出的工作流模型为例，详细工作流实现算法描绘如下。工作流包括 6 个对象，分别是过程、活动、参与者、转换、被调用应用程序、工作流相关数据。假设过程的活动数为 n,n 由第一个活动中的公文撰稿者定义，并设置每个活动的角色，输入数据，然后启动流程，将公文发送到下一个流程环节，依次按图流程走下去直到最后的公文流转程序完成，公文归档。流程设计的详细算法如下。定义： Activity,i= 0,1，n,Activity为公文流转中的活动；当 i=0,Activity表示流程的第一个活动，该活动主要是进展初始化，输入数据和设置流程等操作。当 i0 时，Activity表示第 i 个公文活动，定义 Role为活动参与者的角色名，User定义为详细担任角色
