基于Petri網(wǎng)的高校辦公自動(dòng)化工作流研究

董淑娟，張 哲

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475004）

0 引言

近年來，工作流和工作流管理系統(tǒng)建模主要采用 Petri網(wǎng)模型［1］。 Petri網(wǎng)是由德國學(xué)者 Petri最先提出的一類建模工具。它作為一種圖形化的數(shù)學(xué)工具，不僅能很好的描述并發(fā)、異步、同步、沖突等重要現(xiàn)象，還有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。因此，被廣泛地被用于系統(tǒng)建模［2］。

在辦公子系統(tǒng)中，學(xué)生、教師、領(lǐng)導(dǎo)要處理很多事務(wù)，其中有些事務(wù)需要多個(gè)審批人同意后才能進(jìn)行，于是進(jìn)行事務(wù)申請(qǐng)、審批、實(shí)施的決策和管理尤為重要。事務(wù)審批工作需要處理不同類型的審批事務(wù)，每項(xiàng)事務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入（被審批的事務(wù)）和一個(gè)輸出（處理完的事務(wù)）。在審批流程中，每一種活動(dòng)都有先驅(qū)活動(dòng)和后繼活動(dòng)。事務(wù)審批的這種特性符合工作流的基本性質(zhì)。筆者通過分析不同的工作流模型，提出使用Petri網(wǎng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)事務(wù)審批工作。

1 辦公自動(dòng)化子系統(tǒng)工作流建模

1．1 Petri工作流網(wǎng)簡介

Petri工作流網(wǎng)是一個(gè)三元組，即 PN＝（P，T，F(xiàn)）［3］。其中，P為庫所（Place）；T為連接庫所的有向弧變遷（Transition），是指與工作流相關(guān)的活動(dòng)；F為流關(guān)系。

Petri工作流網(wǎng)必須滿足以下條件：（1）PN有兩個(gè)特殊的庫所I和O。I庫所是一個(gè)起點(diǎn)庫所，滿足·I＝Ф；O 是一個(gè)終點(diǎn)庫所，即 O·＝Ф。（2）如果在 PN 中添加一個(gè)變遷t，t連接I和O，則新網(wǎng)為強(qiáng)連接的有向圖。

1．2 工作流基本結(jié)構(gòu)

基本的工作流結(jié)構(gòu)有順序結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、條件選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu) 4 種［4］。

1．2．1 順序結(jié)構(gòu)

順序結(jié)構(gòu)類型的工作流用來描述一系列按照一定順序指定的活動(dòng)，如圖1所示。圖1中，活動(dòng)B的可實(shí)施時(shí)刻是活動(dòng)A實(shí)施結(jié)束的時(shí)刻，即A活動(dòng)與B活動(dòng)順序?qū)嵤?/p>

圖1 順序結(jié)構(gòu)類型的工作流Fig.1 Workflow of sequential structure type

1．2．2 并行結(jié)構(gòu)

并行結(jié)構(gòu)用于描述可同時(shí)進(jìn)行的分支活動(dòng)，如圖2所示。圖2中，B、C兩個(gè)活動(dòng)是并行的，A活動(dòng)結(jié)束后，B、C活動(dòng)可以開始實(shí)施，時(shí)間上沒有嚴(yán)格要求。圖中，A的執(zhí)行使得p1庫所中的變遷轉(zhuǎn)移到p2和p3中，B、C活動(dòng)并行執(zhí)行。D活動(dòng)的執(zhí)行需要B、C活動(dòng)全部執(zhí)行完才能進(jìn)行。

分娩后產(chǎn)婦的注意力全部集中到孩子的安全和喂養(yǎng)方面，聽到孩子哭聲，看到嬰兒正常的生理改變，都可能引起產(chǎn)婦精神緊張、焦慮。有些產(chǎn)婦因生女孩而情緒不安、傷心，從而導(dǎo)致產(chǎn)后出血；有些產(chǎn)婦分娩后由于精神過度興奮而不眠。總體來講，孕產(chǎn)婦心理特征綜合表現(xiàn)為緊張恐懼、焦慮懷疑、煩躁不安、依賴無主、諸者兼?zhèn)洹?/p>

圖2 并行結(jié)構(gòu)的工作流Fig.2 Workflow of parallel structure type

1．2．3 條件選擇結(jié)構(gòu)

條件選擇結(jié)構(gòu)是根據(jù)工作流的執(zhí)行決定下一個(gè)活動(dòng)的執(zhí)行。執(zhí)行的過程分為兩類：活動(dòng)具有兩個(gè)庫所，每個(gè)庫所執(zhí)行不同的活動(dòng)；活動(dòng)對(duì)應(yīng)一個(gè)庫所，之后有多個(gè)活動(dòng)執(zhí)行的選擇。具體如圖3所示。

圖3 選擇結(jié)構(gòu)的工作流Fig.3 Workflow of selective structure type

圖 3（a）中，A 活動(dòng)對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入庫所 p2，p2庫所通過或分支（OR－split）隱式選擇執(zhí)行B或者C活動(dòng)，然后通過或連接（OR－jion）到輸出庫所 p3，最后D的活動(dòng)開始實(shí)施。圖3（b）中，描述A活動(dòng)對(duì)應(yīng)不同的庫所，是一個(gè)顯式分支，B、C活動(dòng)執(zhí)行后，才能開始D活動(dòng)的實(shí)施。

1．2．4 循環(huán)結(jié)構(gòu)

循環(huán)結(jié)構(gòu)適用于描述某種活動(dòng)重復(fù)執(zhí)行多次以后才能進(jìn)行下一個(gè)活動(dòng)的工作流。模型圖如圖4所示。

圖4 循環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流建模Fig.4 Data-flow modeling of loop structure

1．3 辦公子系統(tǒng)工作流數(shù)據(jù)建模

建立參與事務(wù)的數(shù)據(jù)模型主要分為以下幾個(gè)步驟。

（1）定義事務(wù)中的文檔數(shù)據(jù)對(duì)象模板，如出差學(xué)習(xí)申請(qǐng)表、考察申請(qǐng)表、公文表、設(shè)備購買申請(qǐng)等。文檔數(shù)據(jù)類 DOC＝｛doc1，doc2，doc3，…，docn｝。 在每一具體工作流實(shí)例中，處理的文檔為對(duì)應(yīng)文檔的實(shí)例。

（2）定義文檔操作權(quán)限，即可對(duì)文檔進(jìn)行的操作，如審批、修改、刪除、回復(fù)信息等。操作權(quán)限定義為OP＝｛op1，op2，op3， …，opn｝。

（3）組織模型。組織模型用于描述部門信息，描述為 OR＝｛or1，or2，or3， …，orn｝。

（5）定義工作流 WFk＝｛NAMEk，wti｝。 NAMEk 為工作流的名稱，wti為工作流中的一個(gè)操作。

2 辦公自動(dòng)化子系統(tǒng)的工作流設(shè)計(jì)

2．1 公文流轉(zhuǎn)的Petri工作流模型

以一個(gè)院級(jí)公文為例，若某一部門起草并發(fā)布一個(gè)公文的流程圖，如圖5所示。

該公文發(fā)布流程包括公文起草、公文校對(duì)、部門領(lǐng)導(dǎo)審閱、公文修改、選擇會(huì)簽人員、提交初級(jí)審核、院領(lǐng)導(dǎo)審閱和會(huì)簽、院領(lǐng)導(dǎo)審核、公文簽發(fā)、公文歸檔，對(duì)應(yīng)的操作人員包括公文撰寫員、公文校對(duì)員、發(fā)起公文的部門領(lǐng)導(dǎo)、其他部門領(lǐng)導(dǎo)、院領(lǐng)導(dǎo)。公務(wù)撰寫人起草公文后，公文校對(duì)員進(jìn)行校對(duì)，將校對(duì)后的公文流轉(zhuǎn)給公文起草部門領(lǐng)導(dǎo)，部門領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行審閱。當(dāng)公文的內(nèi)容不能通過審核時(shí)，將公文流轉(zhuǎn)給公文撰寫人進(jìn)行修改；如果公文的內(nèi)容通過部門領(lǐng)導(dǎo)審核，部門領(lǐng)導(dǎo)選擇部門內(nèi)其他一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行會(huì)簽，這可以使用選擇分支（OR－split）實(shí)現(xiàn)。然后，將會(huì)簽后公文流轉(zhuǎn)給指定的院領(lǐng)導(dǎo)1。對(duì)于內(nèi)容不太重要的公文，院領(lǐng)導(dǎo)1可以直接簽發(fā)公文；如果公文的內(nèi)容比較重要，院領(lǐng)導(dǎo)1需要其他主管院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)該公文做出批示后，再審核、簽發(fā)（如果主管院領(lǐng)導(dǎo)不同意簽發(fā)，院領(lǐng)導(dǎo)1將公文流轉(zhuǎn)給公文撰寫人）。公文簽發(fā)后，文檔管理員進(jìn)行公文歸檔。使用Petri工作流模型對(duì)該公文進(jìn)行描述，如圖6所示。

圖6中，庫所P表示角色、組織或人員、公文狀態(tài)組成的數(shù)據(jù)，變遷T表示公文流轉(zhuǎn)過程中對(duì)公文的處理事件。各庫所和變遷的具體含義如表1所示。

2．2 公文流轉(zhuǎn)工作流種類及路由設(shè)計(jì)

由公文流轉(zhuǎn)的Petri工作流模型可以看出，工作流的設(shè)計(jì)要點(diǎn)為角色、狀態(tài)以及事件［5］。公文工作流包括公文發(fā)起、分發(fā)以及歸檔的相關(guān)信息，具體如表2所示。

在公文起草時(shí)，依據(jù)工作流的類型，選擇應(yīng)用庫中的文檔模板，生成相應(yīng)的信息。

在公文流轉(zhuǎn)流程中，如何控制公文流轉(zhuǎn)的步驟是問題的中心點(diǎn)，也稱為工作流的路由。工作流的路由是在每一種工作流定義時(shí)完成［6］。每種公文對(duì)應(yīng)的步驟是公文流轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，即在該公文的流轉(zhuǎn)步驟中，公文流轉(zhuǎn)時(shí)的角色、狀態(tài)、任務(wù)等需要確定。工作流程的步驟定義如表3所示。

圖6 公文流轉(zhuǎn)工作流WF的Petri模型Fig.6 Petri model of official document process workflow

表1 公文流轉(zhuǎn)工作流WF的Petri模型變量說明Table 1 Variable declaration of Petri model of official document process workflow

在公文流轉(zhuǎn)的步驟中，除了順序執(zhí)行各個(gè)活動(dòng)，可能存在并行活動(dòng)。對(duì)于并行活動(dòng)，有兩種解決方法，一種是采用多個(gè)步驟描述，多個(gè)步驟列表作為并行活動(dòng)前的步驟的后續(xù)；一種是直接將并行的步驟合并為一個(gè)步驟，在處理時(shí)流轉(zhuǎn)給多個(gè)角色，并獲取每一個(gè)角色的活動(dòng)返回。這種規(guī)則保存通過表單中的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)要通過程序控制。

表2 公文工作流種類表Table 2 Official document workflow types

表3 工作流程的步驟定義表Table 3 Definition of workflow process

2．3 公文信息設(shè)計(jì)

發(fā)起的公文必須是已經(jīng)存在的公文工作流種類中的一種，因此，可以根據(jù)提供的模板和工作流的步驟進(jìn)行公文的流轉(zhuǎn)。公文基本信息表如表4所示。

某些公文發(fā)布時(shí)，需要一些輔助的材料，其使用附件描述。公文附件表如表5所示。

公文的公文緩急程度表示公文處理的優(yōu)先級(jí)，它分為普通、緊急、特急3類，其字段類型及長度為varchar（10）。公文密級(jí)表描述公文的保密程度，分為絕密、機(jī)密、秘密等，字段類型及長度為varchar（10）。緩急程度序號(hào)和公文密級(jí)號(hào)均為自動(dòng)編號(hào)。

2．4 公文的流程處理信息設(shè)計(jì)

描述一個(gè)具體公文流轉(zhuǎn)工作流不僅需要獲取整個(gè)步驟，還要了解當(dāng)前在第幾步、時(shí)間節(jié)點(diǎn)以及人員等相應(yīng)的信息。這里使用公文流程處理表6描述。

3 公文流轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)流程

以圖5中的工作流為例，假設(shè)該公文為信息工程系起草的“學(xué)生業(yè)余上機(jī)相關(guān)事項(xiàng)”的公文。描述該工作流的實(shí)現(xiàn)過程如下。

（1）在公文流程處理表中添加該工作流種類的信息。查看工作流對(duì)應(yīng)的事項(xiàng)類型是否滿足要求。如果不滿足，要求辦公自動(dòng)化子系統(tǒng)管理員增加工作流設(shè)計(jì)，并添加相應(yīng)的工作流步驟信息。如果滿足，則選擇該工作流種類，并依據(jù)給定的表單，起草公文。該步對(duì)應(yīng)的庫所為p1，對(duì)應(yīng)的變遷為T1。

（2）設(shè)計(jì)公文的相關(guān)信息以及步驟的相關(guān)信息。系統(tǒng)將完成工作流中的下一步驟，即傳遞給校對(duì)員，對(duì)公文進(jìn)行校對(duì)。對(duì)應(yīng)的庫所為P2，變遷為T2。

（3）校對(duì)員完成校對(duì)后，將公文傳遞給部門領(lǐng)導(dǎo)，即信息系的副主任進(jìn)行審核。通過審核后，副主任將該公文進(jìn)行系內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)會(huì)簽，即執(zhí)行T4變遷；如果審核不能通過，將執(zhí)行變遷T3，即將該公文回退給起草人進(jìn)行修改，或者取消該工作流。

表4 公文基本信息表Table 4 Official document basic information list

表5 公文附件表Table 5 Official document attachment

（4）部門會(huì)簽后的公文傳遞給指定的校領(lǐng)導(dǎo)，對(duì)應(yīng)的庫所為P7。該用戶通過審核，對(duì)公文內(nèi)容進(jìn)行判定，可以選擇發(fā)布公文（T6變遷）和選擇其他院領(lǐng)導(dǎo)審閱公文（T7變遷）；如果不通過審核，則執(zhí)行T3變遷，公文回退到起草人員。

（5）院領(lǐng)導(dǎo)1選擇與其他院領(lǐng)導(dǎo)審閱后，根據(jù)審閱的批示對(duì)公文進(jìn)行下一步處理，如果不通過，則執(zhí)行T3變遷，公文回退給起草者；如果通過，則執(zhí)行T11變遷，發(fā)布公文。

（6）公文發(fā)布完成后，由文檔管理員將公文存檔。對(duì)應(yīng)的庫所為P12，變遷為T12。

4 結(jié)語

在高校辦公自動(dòng)化子系統(tǒng)中，很多事務(wù)需要多個(gè)審批人后才能進(jìn)行，因此，進(jìn)行事務(wù)申請(qǐng)、審批、實(shí)施和管理尤為重要。本文通過幾種工作流模型的對(duì)比，建立了適合辦公自動(dòng)化子系統(tǒng)的工作流模型。通過數(shù)據(jù)路由、數(shù)據(jù)處理流程和處理步驟的限制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的流轉(zhuǎn)，解決了辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中的工作流自動(dòng)處理和流轉(zhuǎn)問題。該方法使得辦公自動(dòng)化子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得流暢，滿足了系統(tǒng)的功能，將為辦公自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)階段做好了鋪墊。

表6 公文流程處理表Table 6 Official document workflow process

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