时间感知的业务过程管理研究

时间管理是业务过程管理的核心组成部分。本文以时间Petri网为形式化基础，从构建阶段、实例化阶段和运行阶段三个方面，讨论了对业务过程的时间管理，包括：活动的时间约束描述、活动间的时间约束描述、对时间约束的违背检测等。

【关键词】业务过程 时间约束

对设计和管理业务过程而言，处理时间和时间约束是至关重要的。因为，时间信息可以用于改进业务过程的效率和降低过程运行的成本。通常情况下，业务过程中的子过程或活动都有时间相关的约束；违反时间约束，则会影响产品的交付，进而增加额外的过程运行成本。故而，时间管理逐步成为了业务过程管理的核心组成部分，用于分析、预测和控制业务过程的生命周期。

但是，当前现有的业务过程管理研究较少关注时间管理或对时间管理支持有限。为此，本文以时间Petri网作为形式化基础，从业务过程的全生命周期角度，重点讨论业务过程管理中涉及的三个阶段的时间管理，分别是：构建阶段的时间管理、实例化阶段的时间管理和运行阶段的时间管理。

1 时间Petri网

时间Petri网（time Petri net，简称为TPN）的定義最早是由P.Merlin提出的，具体参见定义1。

定义1 时间Petri网是一个五元组TPN=（P， T； F， M， I），其中，

（1），习惯称P为库所集，T为变迁集；

（2）；

（3），称F为流关系；

（4）映射称为Petri网的一个标识。通常用M0表示Petri网的初始标识。

（5）I：T→R0×（R0∪{∞}），是定义在变迁集上的时间区间函数，R0这里表示非负实数集。

对于t∈T，若I（t）=[α，β]，那么当变迁t在M使能（enabled）时，至少要经过个α单位才能发生，如果在此期间没有别的变迁发生使t失去发生权，那么变迁t最晚在α个单位内必然发生。本质上，时间Petri网是在原型Petri网的基础上加入了时间因素，定义了一个从变迁集到某种时间区间集的映射。区间表示使能的变迁可能发生的时间区间。

2 构建阶段的时间管理

在业务过程模型的构建阶段，业务过程建模者在业务过程模型的建模过程中，需要描述时间相关的约束。具体而言，时间相关的约束可以分为：活动的时间约束和活动间的时间约束。

对于活动的时间约束，建模者可以使用TPN中的时间区间函数I来描述它。例如，活动t1最早完成时间和最迟完成时间可以定义为[α，β]。

对于活动间的时间约束，建模者可以通过引入函数来定义它。例如，两个活动t1和t2间的间隔时间不得低于10个时间单位，可以将其定义为gt（t1， t2，10）；两个活动t1和t2间的间隔时间不得大于10个时间单位，可以将其定义为lt（t1， t2，10）。

根据Petri网的点火规则，可以生成构建阶段产生的带时间业务过程模型的对应的可达图。建模者可以使用可达图来检测该带时间的业务过程模型是否违背了活动的时间约束或活动间的时间约束。

3 实例化阶段的时间管理

在业务过程模型的构建阶段，所有时间信息都是相对于业务过程的开始活动。因此，所有的时间信息都是相对时间。在业务过程模型的实例化阶段，一个实际的日历信息（绝度时间）将用于赋值给业务过程模型中的所有时间信息。

基于日历信息赋值，该阶段的时间管理体现为：每个活动的结束时间应该大于或等于该活动的最早完成时间。若建模者发现业务过程实例中存在某个活动的结束时间小于该活动的最早完成时间，说明该活动违背了时间约束，需要调整业务过程模型。

4 运行阶段的时间管理

在业务过程模型的运行阶段，我们必须确保每个活动的结束时间不会超期和任意的时间约束不能被违背。

业务过程管理者，一方面，可以根据Petri网的点火规则，动态地计算业务过程实例中剩余尚未执行活动所需的执行时间和分析活动约束的背离性；另一方面，可以根据历史过程实例的执行路径和每个活动的完成时间，来预测和分析此时正在运行的过程实例的完成时间。

若预测和分析运行的过程实例存在活动约束的背离性或结束时间存在超期时，管理者需要动态地调整活动间的时间约束，即函数gt（t1， t2，10）和lt（t1， t2，10），以确保尚未执行的活动拥有更多的时间缓冲区。

5 结束语

本文使用TPN讨论了如何描述业务过程模型中的时间约束及从三个阶段如何对业务过程模型的时间进行管理。下一步工作的重点是：

（1）考虑如何在活动中加入概率特征；

（2）如何通过业务过程实例执行的历史信息，合理地计算每个活动的最早结束时间和最迟结束时间。

（通讯作者：代飞）

参考文献

[1]CSESystems.Benutzerhandbuch V 4.1 Workflow.CSE Systems，Computer & Software Engineering GmbH，Klagenfurt，Austria，1996.

[2]CSE Systems Homepage.http：//www.csesys.co.at/，February 1998.

[3]Leymann F and Roller D.Business process management with flowmark. In Proceedings ofthe 39th IEEE Computer Society International Conference，pages 230-233，San Francisco，California，February 1994.

[4]Merlin P M.A study of the recoverability of computing system.Irvine：Univ.California，PhD Thesis，1974.

作者简介

康庆怡（1994-），女，辽宁省东港市人。研究生，从事业务过程管理的研究。

代飞（1982-），男，四川省乐山市人。副教授，从事业务过程管理的研究。

黄苾（1983-），女，福建省宁德市人。讲师，从事业务过程管理的研究。

郁湧（1981-），男，云南省镇雄县人。副教授，从事软件工程的研究。

作者单位

1.云南大学软件学院 云南省昆明市 650091

2.西南林业大学大数据与智能工程学院 云南省昆明市 650091