专利名称：一种通过特征环来实现工作流化简的方法
技术领域：
本发明属于工作流技术领域，涉及复杂工作流网络模型化简的实现方法。
背景技术：
网是一种由节点和连线构成的图，被广泛用于现实世界的复杂问题建模，如通讯网络、交通网络、社会网络等。网也可以被用于生产过程或办公过程的建模，例如在工作流领域，工作流网(Workflow net, WF-net)、活动网络图、事件驱动的过程链(Event-driven Process Chain，EPC)、信息控制网(Information Control Nets，ICN)等都是基于网的工作流模型。在不改变节点连接关系的前提下，如果对具有复杂连接关系的网进行化简，可以有效降低工作流的复杂程度，简化工作流模型的设计，提高计算机系统分析和运行工作流的效率。现有的基于网的工作流模型化简方法，基本都是将网化简成若干具有单一输入、 单一输出的子网络。这些子网络自身可能也比较复杂，但现有方法却不能对它们进行进一步的分解。因此，提出了一种通过特征环来实现工作流化简的方法。和现有方法相比较，该方法能在保持原有网络连接关系的前提下，尽可能将网划分成为更多的、更小的网络结构，以便计算机系统对网进行结构分析和控制，提高计算机系统运行工作流的效率。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点，提供一种通过特征环来实现工作流化简的方法，该方法能在保持原有网络连接关系的前提下，尽可能将网划分成为更多的、更小的网络结构的方法，以便计算机系统对网进行结构分析和控制，提高计算机系统运行工作流的效率。本发明的目的是通过以下技术解决方案来解决的该种通过特征环来实现工作流化简的方法，包括以下步骤(A)建立工作流节点模型工作流节点由服务器和计算机客户端组成，以连接于网络上的若干计算机客户端作为工作流任务的执行单元；以连接于网络上的一个或多个第一服务器作为分发工作流任务的工作流管理服务器；以连接于网络上的一个或多个第二服务器作为数据存储服务器；(B)建立工作流任务的网络连接模型工作流的任务是由计算机客户端负责执行的，一个工作流任务完成后即终止或者被传递到其它计算机客户端；任务的传递是单向的，依靠计算机之间的有线或无线网络连接实现；任意两个工作流任务之间最多只能有一个直接传递关系，但允许一个工作流任务完成后被同时传递给多个工作流任务；网络连接模型由工作流任务和相邻任务间的单向传递关系组成；将这种工作流任务的网络连接关系存储在数据存储服务器中；(C)建立工作流任务网络连接模型中的环连接关系
不考虑工作流任务的传递方向，在步骤(B)建立的网络连接模型中，搜索所有的环连接关系；在不考虑工作流任务间传递方向的前提下，从环连接关系中的任何一个节点 (计算机客户端)出发，都可以通过一条或多条路径回到这个节点；允许一个环连接关系包含另一个环连接关系(即复合环连接关系)，但不允许两个环连接关系完全一样；将所有的环连接关系存储在数据存储服务器中；
(D)建立普通环集合和特征环集合工作流管理服务器分别创建一个空的普通环集合和一个空的特征环集合；普通环集合中的元素在步骤(E)中进行添加；特征环集合中元素在步骤(G)中的第(4)步中进行添加；所谓的普通环，即从环中任何一个节点出发，通过一条或多条路径仍可以回到这个节点，允许复合环连接关系的存在，但是不允许两个环连接关系完全一样；所谓的特征环，即环连接关系中任一普通点(初度或入度为0的节点为特征点，其余为普通点)都不与该环连接关系之外的节点相连，也就是特征环只通过特征点与其它外部节点相连，特征环内的普通点只能存在于特征环内部，而与外部没有连接关系；(E)添加普通环集合元素工作流管理服务器逐个取出存储在数据存储服务器中的环连接关系，并添加到普通环集合中；(F)排序普通环集合元素工作流管理服务器对普通环集合中的环连接关系进行排序，排序按照环连接关系中包含节点数目由少到多的顺序进行；当有多个环连接关系中包含的节点数目相同时，这些环连接关系之间的顺序是任意的；(G)添加特征环集合元素工作流管理服务器依据步骤(F)获得的排序结果，从中逐个取出普通环集合中的环连接关系，并按照以下步骤进行处理(1)判断该环连接关系是否被特征环集合中的环连接关系所包含，即该环连接关系中的节点是否全部包含于特征环集合中的某个环连接关系；如果是，则不做任何处理； 如果否，则按照步骤(2)到步骤(4)依次进行对该环连接关系进行处理；(2)新创建一个空的普通点集合和一个空的特征点集合；(3)逐个取出步骤⑴中环连接关系的节点，判断该节点的入度(即被传递到该节点的工作流任务的个数)或出度(即该节点向其它节点传递工作流任务的个数)是否为 0 ；如果该节点的入度为0或者出度为0，并且不存在入度和出度同时为0的情况，则该节点为特征点，将其添加到步骤(2)创建的特征点集合中；如果该节点的入度和出度都不为0， 则该节点为普通点，将其添加到普通点集合中；(4)逐个取出经过步骤(3)处理后的普通点集合中的节点，依据步骤(B)建立的网络连接模型，判断与该节点直接连接的所有其它节点是否全部被步骤(1)的环连接关系所包含；如果不是，则不作处理；如果是，则该环连接关系为特征环，将其添加到步骤(D)创建的特征环集合中，并执行以下操作(a)逐个取出普通环集合中未经步骤(1)判断的环连接关系，并对其执行步骤(b) 中操作；
(b)判断步骤(4)中判定为特征环的环连接关系中的节点是否全部被包含在步骤 (a)取出的环连接关系中；如果是，则删除普通环集合中的该环连接关系；如果否，则不作操作；(H)将特征环集合中的所有环连接关系存储在数据存储服务器中；(I)建立特征点之间的连接关系 逐个取出特征环集合中的环连接关系，依据步骤(B)建立的网络连接关系，判断不同环连接关系的特征点之间是否有连接关系；如果有，将特征点之间的连接关系存储在数据存储服务器中；(J)所有不包含在特征环集合中的节点，依据步骤(B)建立的网络连接关系，将其网络连接关系复制并保存在数据库存储服务器中。本发明具有以下有益效果1、本发明可以实现复杂网络连接关系的化简，有效降低基于网技术实现的工作流模型的复杂程度。特别是当环的内部具有交叉连接关系(可看成多个环之间具有公共边) 时，现有方法无法实现对这种情况的进一步化简。2、现有方法化简后的子网络只能有单一输入和输出点，只适用于结构性好、连接简单的网络化简。本发明允许化简后的子网络具有多个输入或输出点(即特征点)，能用于任意连接结构的网络化简，并能将网络化简为更多、更小的子网络，便于计算机系统对工作流模型的分析和控制。3、本发明化简后的子网络，只能通过特征点和外界进行连接，实现了子网络内部结构信息的隐藏，可简化计算机系统的分析和设计，增强计算机系统分析工作流模型的能力，提高计算机系统运行工作流的效率。4、本发明的方法简单，易用。
图1是用于实现本发明的一个示例系统包括的设备框图；图2是本发明的实例运行环境图；图3是工作流任务的图形化表示；图4是本发明的工作流过程图形化表示示例；图5是本发明的流程图；图6是添加特征环集合元素的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施做进一步详细描述图1是用于实现本发明的一个示例系统包括诸如计算设备等计算设备。计算设备可被配置成客户机、服务器。在最基本的配置中，计算设备通常包括至少一个处理单元、 系统存储器、程序。取决于计算设备的确切配置和类型，系统存储器可以是易失性的(如 RAM)、非易失性的(如ROM、闪存等)或者这两者的组合。系统存储器通常包括操作系统、应用程序，并可包括程序数据。计算设备可具有其它功能。如计算设备还可包括诸如磁盘、光盘等数据存储设备。计算机存储介质可包括以存储诸如计算机可读指令、程序模块或其他数据信息的任何方法或技术实现的易失性、非易失性的、可移动的、不可移动的介质。系统存储器、可移动存储及不可移动存储都是计算机存储的示例。计算机存储介质包括，但不限于，RAM, ROM, EEPROM、 闪存或其他存储器技术，CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储，磁带盒、磁盘存储或任何其它可用于存储期望信息并可由计算设 备访问的介质。计算设备还可具有诸如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等输入设备。还可包括诸如显示器、扬声器、打印机等输出设备。计算设备还包括设备通过网络与其他计算设备通信的通信连接。网络包括局域网和广域网。图2是本发明实例运行环境图，运行本发明的方法需要按照上图将计算设备联入网络。运行环境包含服务器端和客户端，以及连接服务器端和客户端的网络。其中网络可以是局域网和广域网。服务器由一个或多个工作流管理服务器和一个或多个数据存储服务器组成，将工作流管理服务器作为第一服务器，主要用于分发工作任务，将数据存储服务器作为第二服务器，主要用于存储相关数据。下述为实现本发明方法的详细步骤(A)、建立工作流节点模型①配置工作流管理服务器、数据存储服务器、客户端。配置工作流管理服务器选择图1所示的计算设备为工作流管理服务器的硬件配置，在工作流管理服务器计算设备上安装操作系统软件，其中操作系统软件可以是 Windows, linus, Unix，苹果OS等，并安装西安交通大学电气工程学院开发的工作流管理系统，以及运行工作流管理系统环境Java Runtime Environment配置数据存储服务器选择图1所示的计算设备为数据存储服务器的硬件配置， 在数据存储服务器安装操作系统软件以及数据库管理软件。Windows，linus，Unix，苹果 OS各类的各个版本是操作系统软件示例，数据库管理软件可以是Microsoft SQL Server, Visual FoxPro, Oracle, Microsoft Access，MySQL 等关系型数据库管理软件。配置客户端选择图1所示的计算设备为客户端的硬件配置，在客户端上至少安装有操作系统软件，例如Windows，linus, Unix，苹果OS等，浏览器，例如Internet Explorer, Firefox 等。②将工作流管理服务器、数据存储服务器、客户端按照图2进行网络连接，以连接于网络上的若干计算机客户端作为完成不同工作任务的执行者；以连接于网络上的一个或多个第一服务器作为分发工作任务的工作流管理服务器；以连接于网络上的一个或多个第二服务器作为数据存储服务器；将服务器和计算机客户端作为工作流节点。(B)、建立工作流任务的网络连接模型工作流任务的网络连接指客户端与服务器之间的计算机网络连接。在工作流任务的网络连接模型中，工作流的任务是由计算机客户端负责执行的，一个工作流任务完成后即终止或者被传递到其它计算机客户端；任务的传递是单向的，依靠计算机之间的有线或无线网络连接实现；任意两个工作流任务之间最多只能有一个直接传递关系，但是允许一个工作流任务完成被同时传递给多个工作流任务；工作流任务的网络连接模型由工作流任务和任务之间的单向传递关系组成。为了方便建立工作流任务的网络连接模型，采用图形化设计的形式表示工作流任务的网络连接模型，下面以圆圈表示工作流任务，以带箭头的弧表示网络连接，以波浪线表示经过化简后的网络连接，如图3所示；
(1)按照图3所示的工作流 节点图形化表示形式及上述的工作流任务的关系在工作流管理服务器上建立工作流节点的网络连接模型；(2)将建立的工作流节点的网络连接模型保存在数据存储服务器中。以上所述的工作流过程的网络连接关系是以XML格式或XPDL格式存储在数据存储服务器中或以二维表的形式存储在数据存储服务器上关系型数据库中。下面以图4所示的工作流流程为例，说明通过特征环实现工作流化简的步骤。(C)、建立工作流任务网络连接模型中的环连接关系环连接关系中的节点满足如下条件在不考虑工作流任务间传递方向的前提下， 从环连接关系中的任何一个节点(计算机客户端)出发，都可以通过一条或多条不同路径回到这个节点，具体如下；在步骤(B)建立的工作流任务的网络连接模型中，搜索所有的环连接关系；在不考虑工作流任务间传递方向的前提下，从环连接关系中的任何一个节点(计算机客户端) 出发，都可以通过一条或多条不同路径回到这个节点；允许一个环连接关系包含另一个环连接关系，但不允许两个环连接关系完全一样；将所有的环连接关系存储在数据存储器服务器中；如图4所示流程示例图中，可以得到的环连接关系有(用节点来表示，V1-V11代表节点)P1 = {v2, V3, V4I, P2 = {v8, v9, V1J , P3 = Iv10, v9, V1J , p4 = {v2, V3, V4, V5, ν6}, ρ5
={ν2, V3, V5, V6I , P6 = Iv3, V4, V6, V7I , P7 = Iv8, V9, V10, V11I , P8 = Iv2, V5, V6, V4, V5I......(D)建立普通环和特征环集合工作流管理服务器分别创建一个空的普通环集合和一个空的特征环集合；普通环集合中的元素在步骤(E)中进行添加；特征环集合中元素在步骤(G)中进行添加；(E)添加普通环集合元素工作流管理服务器逐个取出步骤(C)存储在数据存储服务器中的环连接关系，将其添加到普通环集合中，普通环集合中存放的是工作流任务网络连接模型中的所有环连接关系；以图4为例，普通环集合中的元素有P1; P2, P3, P4，P5，P6, P7, P8......(F)排序普通环集合元素工作流管理服务器对普通环集合中的环连接关系进行排序，排序按照环连接关系中包含节点数目由少到多的顺序进行；当有多个环连接关系中包含的节点数目相同时，这些环连接关系之间的顺序是任意的；如图4所示流程示例图中，经过排序后的普通环集合中的元素为Pl，p，p3, P5, P6, P7' P4' P8......(G)添加特征环集合元素工作流管理服务器对经过步骤(F)排序的普通环集合中元素进行筛选，选出符合特征环条件的环连接关系，将其添加到步骤(D)建立的特征环集合中，其详细步骤如下所
7J\ ο1)工作流管理服务器获得步骤(F)排序过的普通环集合；2)逐一取出经过排序后的普通环集合中的环连接关系，并执行步骤(3)操作；
3)判断该环连接关系是否被特征环集合中的环连接关系所包含，即该环连接关系中的节点是否全部包含于特征环集合中的某个环连接关系；即该环连接关系中的节点是否全部属于特征环集合中的某一个环连接；如果是，则对其不作处理，并执行步骤9)；如果否，则按照步骤4)到步骤8)进行处理；4)创建一个空的普通点集合和一个空的特征点集合；5)逐个取出环连接关系中的节点(即工作流任务)，判断该节点的入度或出度是否为0 ；如果是(即该节点的出度为0，或者入度为0，并且不存在入度、出度同时为0的情况)，则该节点为特征点，将该节点添加到步骤4)创建的特征点集合中；如果不是，则该节点为普通点，将该节点添加到步骤4)创建的普通点集合中； 6)重复5)直到该环连接关系中的节点全部经过出度入度的判断，添加到普通点集合或者特征点集合中；7)逐个取出经过6)处理的普通点集合中的节点，依据步骤⑶建立的网络连接模型，获得与该节点直接连接(即中间没有其它节点)的所有其他节点；8)逐个取出7)获得的连接节点，判断这些节点是否都在该环连接关系中；如果不是，则该环连接关系不是特征环，则对其不作处理，并执行步骤9)；如果是，则该环连接关系为特征环，将其添加到步骤(D)创建的特征环集合中，并执行以下操作进行节点包含判断(a)逐个取出普通环集合中未经步骤(1)判断的环连接关系，并对其执行步骤(b) 中操作；(b)判断步骤(4)中判定为特征环的环连接关系中的节点是否全部被包含在步骤 (a)取出的环连接关系中；如果是，则删除普通环集合中的该环连接关系；如果否，则重复步骤(a)到(b)操作，直到普通环集合中特征环以后的环连接关系全部经过节点包含判断；9)重复步骤2)直到普通环集合中的环连接关系全部判断完，即特征环集合中元素添加完毕。上述步骤的详细的流程图如6所示，当工作流服务器开始添加特征环集合元素时，工作流服务器获得经过排序的普通环集合PC = {Pl ;p2 ；P3 ;P5 ；P6 ;P7 ；P4 ；p8}，从PC中逐个取出环连接关系PCi ；工作流服务器获得特征环集合TC，取出TC中的特征环TCj ；判断PCi 是否被TCj所包含，若包含，则判断是否从PC中取出所有的环连接关系，若不包含，则重复上一步直至TCj全部判断完毕；然后创建空的特征点集合TD和普通点集合PD，取得PCi的节点PCid，判断PCid的入度I (PCid)或者出度0 (PCid)是否为0，若为0则该节点为特征点，将其添加到特征点集合TD中，若都不为0则该节点为普通点，将其添加到普通点集合PD中； 当环连接关系中的节点全部判断完成后，取出普通点集合中节点PDm，获得与？0 1直接相连接的节点集合LD，判断LD中节点LDn是否属于环连接关系PCi,若属于，则PCi是特征环，将其添加到TC中，并判断普通环集合中PCi后面的环连接关系中是否含有PCi的全部节点，若含有，则删除PC中的该环连接关系；最后当PC中的所有环连接关系都判断完毕后，特征环集合元素添加完毕，且TC = {p7 ；p4}。(H)、将步骤(G)最终操作后获得的特征环集合中的所有环连接关系存储到数据存储服务器中。(I)、建立特征点之间的连接 关系逐个取出特征环集合中的环连接关系，依据步骤(B)建立的网络连接关系，判断不同环连接关系的特征点之间是否有连接关系；如果有，特征点之间的连接关系存储在数据存储服务器中；工作流管理服务器从数据存储服务器中取得特征环集合中的环连接关系TC = {p7 ；P4 I P7 = {v8, V9, V10, V1J , P4 = {￥2， ，￥5， }}，建立特征环的简化结构模型关系，如图4(bi)特征环P7的化简和图4 (b2)中的特征环P4的化简；然后经判断得特征环P7的特征点V2、V6分别与特征环P4的特征点v8、V11存在连接关系，两个特征环连接的简化模型如图 4(b3)中所示。(J)、所有不包含在特征环集合中的节点，依据步骤(B)建立的网络连接关系，将其网络连接关系复制并保存在数据库存储服务器中；工作流管理服务器按照步骤(B)建立的网络连接关系获得特征环集合外的节点V1 和V7，保持其连接关系不变，因此最终的化简模型如图4(b3)所示，V1与V2连接，V7分别与 V4和V6连接。
权利要求
1. 一种通过特征环来实现工作流化简的方法，其特征在于，包括以下步骤(A)建立工作流节点模型工作流节点由服务器和计算机客户端组成，以连接于网络上的若干计算机客户端作为工作流任务的执行单元；以连接于网络上的一个或多个第一服务器作为分发工作流任务的管理服务器；以连接于网络上的一个或多个第二服务器作为数据存储服务器；(B)建立工作流任务的网络连接模型工作流的任务是由计算机客户端负责执行的，一个工作流任务完成后即终止或者被传递到其它计算机客户端；任务的传递是单向的，通过计算机之间的有线或无线网络连接实现；任意两个工作流任务之间最多只能有一个直接传递关系，但一个工作流任务完成后可以被传递给一个或多个工作流任务；网络连接模型由工作流任务和相邻任务间的单向传递关系组成；将这种工作流任务的网络连接关系存储在数据存储服务器中；(C)建立工作流任务网络连接模型中的环连接关系在步骤(B)建立的网络连接模型中，搜索所有的环连接关系；将所有的环连接关系存储在数据存储服务器中；所谓的环连接关系是指从任何一个节点出发，通过一条或多条路径回到这个节点的连接；(D)建立普通环集合和特征环集合工作流管理服务器分别创建一个空的普通环集合和一个空的特征环集合；普通环集合中的元素在步骤(E)中进行添加；特征环集合中的元素在步骤(G)中的第4步进行添加；(E)添加普通环集合元素工作流管理服务器逐个取出存储在数据存储服务器中的环连接关系，并添加到普通环集合中；(F)排序普通环集合元素工作流管理服务器对普通环集合中的环连接关系进行排序，排序按照环连接关系中包含节点数目由少到多的顺序进行；当有多个环连接关系中包含的节点数目相同时，这些环连接关系之间的顺序是任意的；(G)添加特征环集合元素工作流管理服务器依据步骤(F)获得的排序结果，从中逐个取出普通环集合中的环连接关系，并将取得的环连接关系执行以下步骤(1)判断该环连接关系是否被特征环集合中的环连接关系所包含，即该环连接关系中的节点是否全部包含于特征环集合中的某个环连接关系；如果是，则不做任何处理；如果否，则按照步骤(2)到步骤(4)依次对该环连接关系进行处理；(2)新创建一个空的普通点集合和一个空的特征点集合；(3)逐个取出步骤(1)中环连接关系的节点，判断各个节点的入度或出度是否为O；所述入度为被传递到该节点的工作流任务的个数；所述出度为该节点向其它节点传递的工作流任务的个数；如果该节点的入度为O或者出度为0，并且排除入度和出度同时为0的情况，则该节点为特征点，将其添加到步骤(2)创建的特征点集合中；如果该节点的入度和出度都不为0，则该节点为普通点，将其添加到普通点集合中；(4)逐个取出经过步骤(3)处理后的普通点集合中的节点，依据步骤⑶建立的网络连接模型，判断与该节点直接连接的所有其它节点是否全部被步骤(1)的环连接关系所包含；如果不是，则不作处理；如果是，则该环连接关系为特征环，将其添加到步骤⑶创建的特征环集合中，并执行以下操作(a)逐个取出普通环集合中未经步骤(1)判断的环连接关系，并对其执行步骤(b)中操作；(b)判断步骤(4)中判定为特征环的环连接关系中的节点是否全部被包含在步骤(a) 取出的环连接关系中；如果是，则删除普通环集合中的该环连接关系；如果否，则不作操作；(H)将特征环集合中的所有环连接关系存储在数据存储服务器中；(I)建立特征点之间的连接关系逐个取出特征环集合中的环连接关系，依据步骤(B)建立的网络连接关系，判断不同环连接关系的特征点之间是否有连接关系；如果有，将特征点之间的连接关系存储在数据存储服务器中；(J)所有不包含在特征环集合中的节点，依据步骤(B)建立的网络连接关系，将其网络连接关系复制并保存在数据库存储服务器中。
2.根据权利要求1所述的一种通过特征环来实现工作流化简的方法，其特征在于，步骤(B)中，所述工作流任务的网络连接关系是以XML格式或XPDL格式存储在数据存储服务器中或以二维表的形式存储在数据存储服务器上关系型数据库中。
全文摘要
本发明公开了一种通过特征环实现工作流化简的方法，该方法通过建立工作流节点模型、建立工作流过程的网络连接模型、建立工作流普通环集合及特征环集合、工作流管理服务器按照下述步骤筛选普通环集合中符合特征环条件的环连接关系等步骤，在工作流模型的化简的实现方案中引入特征环方法，简化了工作流的建模，使所建立的模型清晰易读。
文档编号G06Q10/06GK102436611SQ20111044894
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者胡飞虎, 邵晓寒 申请人:西安交通大学