基于Petri網(wǎng)的科研項(xiàng)目管理工作流模型的建立與驗(yàn)證

張 蕊

(天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300131)

基于Petri網(wǎng)的科研項(xiàng)目管理工作流模型的建立與驗(yàn)證

張 蕊

(天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300131)

本文面向高職?？蒲许?xiàng)目的管理問題，在給出項(xiàng)目管理過程的工作流模型的基礎(chǔ)上，建立了基于Petri網(wǎng)的科研項(xiàng)目管理工作流模型，運(yùn)用W. M. P van derAalst的工作流網(wǎng)完整性定義及模型化簡方法，實(shí)現(xiàn)了對該模型正確性和有效性的驗(yàn)證。

Petri網(wǎng)；工作流；工作流網(wǎng)；科研項(xiàng)目管理

高職教育正在逐漸從規(guī)模發(fā)展轉(zhuǎn)向內(nèi)涵發(fā)展，而科研活動和科研能力是高職院校辦學(xué)水平的重要參照指標(biāo)，是發(fā)揮學(xué)院功能、實(shí)現(xiàn)學(xué)院價值、彰顯學(xué)院特色、提升學(xué)院認(rèn)可度的重要方面。高職院?？蒲泄芾硇畔⑾到y(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)科研管理工作的數(shù)字化、流程化，進(jìn)而提高工作效率。高職院?？蒲泄芾砉ぷ鞒袚?dān)著對高職院校科研方向、任務(wù)提出指導(dǎo)性建議的責(zé)任，對制定本學(xué)院的科研規(guī)劃、組織項(xiàng)目申報、落實(shí)協(xié)調(diào)科研任務(wù)起著直接的領(lǐng)導(dǎo)作用。本文通過Petri網(wǎng)來定義工作流，建立模型，提升了資源的利用率，實(shí)現(xiàn)了科研管理的信息化、流程化、數(shù)字化。

一、相關(guān)概念

定義1(Petri網(wǎng)的定義)：一個三元組NP=(P，T，F(xiàn))稱為一個Petri網(wǎng)，當(dāng)且僅當(dāng)它滿足下面兩個條件：(1)P∩T=Φ；(2)F?(P×T)∪(T×P)。其中，P和T分別稱為NP的庫所(Place)集合和變遷(Transition)集合；F是由一個P元素和一個T元素組成的有序偶的集合，稱為NP的流關(guān)系(Flowrelation)。

W．M．PvanderAalst基于Petri網(wǎng)提出的工作流網(wǎng)(WF-Net)，專門用于業(yè)務(wù)流程的建模，是一種特殊的Petri網(wǎng)。

定義2(工作流網(wǎng)的完整性)：當(dāng)且僅當(dāng)NP滿足三個條件：(1)對于每個初始狀態(tài)i(只有一個托肯在庫所i中)可達(dá)的狀態(tài)M，存在一個變遷序列，可以使系統(tǒng)狀態(tài)由M轉(zhuǎn)移到終止?fàn)顟B(tài)o(只有一個托肯在庫所o中)；(2)狀態(tài)o是由狀態(tài)i可到達(dá)的所有狀態(tài)中唯一一個在庫所o中存在托肯的系統(tǒng)狀態(tài)；(3)(NP，i)具有活性。

二、基于Petri網(wǎng)的工作流模型建立

通過對省市級以上科研項(xiàng)目流程的分析和梳理，以此為例，對其進(jìn)行模型建立及工作流程描述。

課題按順序進(jìn)行時的流程，包括項(xiàng)目申報、項(xiàng)目審查(科研處審查、學(xué)科專家審查和上級主管部門審查)、項(xiàng)目立項(xiàng)、項(xiàng)目中期檢查、項(xiàng)目結(jié)題，工作流程圖如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目管理工作流程圖

流程說明：

(1)科研人員根據(jù)科研處在OA辦公網(wǎng)上發(fā)布的項(xiàng)目申報通知，按要求填寫項(xiàng)目申報書，并在規(guī)定時間內(nèi)上報科研處。

(2)科研處對上報的科研項(xiàng)目進(jìn)行審查，主要是對申報書格式的審查和申報人員申報資格的審查，如果審查合格，則召開院學(xué)術(shù)委員會議評審申報書；如果申報書填寫格式不合格則需要申報人員及時修改和完善；如果申報人員根據(jù)課題申報指南的要求不具有申報資格(比如青年基金課題，要求課題組成員必須是35歲以下人員)，則不予申報。

(3)院學(xué)術(shù)委員會相關(guān)學(xué)科專家審查申報書時，參加評審的專家必須是奇數(shù)，按照多數(shù)通過的原則，確定審查結(jié)果。審查未通過則不予上報；審查通過的項(xiàng)目，申報負(fù)責(zé)人根據(jù)學(xué)術(shù)委員會專家提出的意見對申報書進(jìn)行修改，修改后交送科研處，由科研處統(tǒng)一上報上級相關(guān)主管部門進(jìn)行審查。

(4)項(xiàng)目立項(xiàng)，上級部門審查通過，項(xiàng)目正式立項(xiàng)。項(xiàng)目開題一般由科研處統(tǒng)一組織，可多個項(xiàng)目同時開題，也可單個項(xiàng)目開題，根據(jù)具體情況而定。

(5)項(xiàng)目中期檢查，當(dāng)科研項(xiàng)目進(jìn)行到一個節(jié)點(diǎn)，一般來說是項(xiàng)目中期，需要進(jìn)行階段性檢查?？蒲腥藛T，需要提供科研項(xiàng)目階段性成果(比如說調(diào)研報告，階段性研究報告等)。科研處按照上級部門要求或自行進(jìn)行中期檢查，檢查不合格，則需要整改后繼續(xù)申請。

(6)項(xiàng)目結(jié)題，科研人員按照研究進(jìn)度提交結(jié)題材料，科研處審核結(jié)題材料的格式(比如結(jié)題報告的內(nèi)容是否完善，結(jié)題材料是否齊全等)。審查合格后統(tǒng)一由科研處報送上級主管部門進(jìn)行項(xiàng)目結(jié)題。結(jié)題不合格的則需要整改，整改后繼續(xù)提出申請。

(7)項(xiàng)目延期，如有特殊情況的課題可申請延期結(jié)題，(比如說因?yàn)轫?xiàng)目負(fù)責(zé)人在項(xiàng)目研究期間生病嚴(yán)重，不能按期完成時，可提出延期申請)一般提出時間要距離項(xiàng)目結(jié)題時間半年以上，需要經(jīng)科研處上報上級主管部門進(jìn)行審批，審批合格的才能延期結(jié)題。

(8)向上級主管單位申報的項(xiàng)目立項(xiàng)書、項(xiàng)目變更申請、中期檢查報告以及結(jié)題相關(guān)材料，需要院領(lǐng)導(dǎo)簽字同意并加蓋學(xué)院公章。

對于省市級以上的課題來說，需要按照上級主管部門的要求來完成。

三、基于Petri網(wǎng)的擴(kuò)展工作流網(wǎng)的建立

一個Petri網(wǎng)可以表示為一個有向圖。Petri網(wǎng)中的第一個標(biāo)記“·”，又稱為托肯(token)；庫所用“○”表示，表示條件；變遷用“—”表示，表示工作任務(wù)。值得注意的是，“○”只能與“—”相互連接，他們之間的流關(guān)系用“→”表示?？蒲许?xiàng)目管理擴(kuò)展工作流網(wǎng)模型如圖2所示。

圖2 科研項(xiàng)目管理擴(kuò)展工作流網(wǎng)模型

該模型中，各個庫所和變遷的含義見圖2中右側(cè)的文字描述。值得強(qiáng)調(diào)的是，變遷t2并發(fā)執(zhí)行t3和t4兩個步驟，即審核過程同時進(jìn)行，這樣有助于提高工作效率。當(dāng)轉(zhuǎn)移至庫所p6時，變遷t6和t16將執(zhí)行，選擇執(zhí)行哪個變遷由工作流引擎來決定。一個進(jìn)展順利的項(xiàng)目的托肯轉(zhuǎn)移路徑可以依次表示為:i，p1，﹛p2，p3﹜，﹛p4，p5﹜，p6，p7，p8，p9，p10，p11，o。

四、完整性驗(yàn)證

根據(jù)定義2關(guān)于工作流完整性的定義，可以來判斷一個工作流模型和建模過程的正確性和完整性。

文獻(xiàn)[1]中提出了一套具有完備性的基于Petri網(wǎng)模型化簡的規(guī)則并證明了其可行性及準(zhǔn)確性。利用文獻(xiàn)[1]中的八項(xiàng)規(guī)則對模型進(jìn)行化簡，如果能夠?qū)U(kuò)展工作流網(wǎng)化簡成為只包含一個庫所和變遷的閉環(huán)網(wǎng)，那么，此擴(kuò)展工作流網(wǎng)具有正確性和完整性。

根據(jù)規(guī)則化簡步驟如下：

1.根據(jù)規(guī)則1，可以看出，t3的輸入庫所p2與輸出庫所p4不是同一個庫所，t3的輸入庫所p2的輸入變遷不為空且只有唯一的輸出變遷t3，則變遷t3的輸入輸出庫所p2p4可以被融合同一個庫所p，則t3被化簡掉，同理，t4被化簡掉。根據(jù)規(guī)則1的另外一部分，p12被化簡掉，得到了圖a。

2.根據(jù)規(guī)則2、規(guī)則3，將圖a中虛線圓圈的區(qū)域化簡掉，再根據(jù)規(guī)則4，將圖a虛線方框的區(qū)域化簡掉，可得圖b。

3.根據(jù)規(guī)則1和規(guī)則2反復(fù)對圖B進(jìn)行化簡，可得到圖c。

4.最后多次根據(jù)規(guī)則1和規(guī)則2可得到圖d，即一個只有一個庫所和變遷的自閉環(huán)。因此，該模型具備完整性，同時也證明了該模型是正確的、有效的。

綜上所述，基于Petri網(wǎng)建立科研項(xiàng)目管理工作流模型，可以優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計過程，解決設(shè)計流程中的問題，加速整個管理業(yè)務(wù)流程，增加科研管理過程中的柔性和靈活性，實(shí)現(xiàn)科研管理的信息化和數(shù)字化，有效提高科研管理人員的工作效率。

[1]李建強(qiáng),范玉順.基于Petri網(wǎng)化簡方法的工作流模型驗(yàn)證[J].信息與控制,2001，(06).

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[3]范玉順.工作流管理技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社, 2001.

[4]陳勛俊,柯光領(lǐng).基于Petri網(wǎng)的科研項(xiàng)目管理工作流模型[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2008，(08).

[5]張毅華.基于工作流的高?？蒲许?xiàng)目管理Petri網(wǎng)建模[J].計算機(jī)與現(xiàn)代化，2008，(09).

[6]胡乃靜，趙亮，胡金華.基于Petri網(wǎng)的工作流結(jié)構(gòu)正確性化簡驗(yàn)證方法[J].小型微型計算機(jī)系統(tǒng)，2007，(06).

[7]蘇曦.高職院?？蒲泄芾硇畔⑾到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計[J].淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，(01).

Establishment and Verification of Scientific Research Project Management Workflow Model Based on Petri Net

ZHANG Rui

(TianjinEngineeringVocationalTechnicalCollege,Tianjin, 300131)

the paper focuses on management of scientific projects at higher vocational education universities. On the basis of the project process management workflow model, the paper establishes the scientific research project management workflow model based on Petri net. Besides, W. M. P van derAalst workflow net integrity definition and modeling simplification methods are adopted to verify the validity and effectiveness of the model.

Petri net; workflow; workflow net; management of scientific projects

2015-01-14

張蕊(1981-)，女，河北唐山人，天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院辦公室副主任、助理研究員，主要從事教育管理研究。

TP393

A

1673-582X(2015)02-0078-04