1 引言
企業(yè)流程再工程 (BPR)是一場(chǎng)管理思想的革命，已受到管理界和企業(yè)界的廣泛重視。BPR強(qiáng)調(diào)以企業(yè)流程為中心，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)的使能作用，對(duì)企業(yè)現(xiàn)有流程進(jìn)行根本性的反思，以求得流程業(yè)績(jī)的巨大飛躍。BPR的核心是流程優(yōu)化，但它的復(fù)雜性往往又不是單靠人工所能掌握的。研究表明，BPR失敗的主要原因之一是缺乏或抵制有效的建模分析工具。越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)輔助工具對(duì)BPR決策的價(jià)值和支持作用。
企業(yè)經(jīng)營(yíng)流程重組是一項(xiàng)復(fù)雜的企業(yè)工程，它的實(shí)施需要利用先進(jìn)的流程建模和分析手段來(lái)描述、分析和評(píng)價(jià)經(jīng)營(yíng)流程。目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多有效的建模方法和仿真工具。但大多數(shù)方法不能直接利用優(yōu)化后的模型對(duì)流程進(jìn)行有效的控制和管理，其建模、分析與模型的實(shí)施相脫離。傳統(tǒng)的建模平臺(tái)因此缺乏柔性難以反映流程的動(dòng)態(tài)性。工作流技術(shù)覆蓋了流程建模、模型分析、模型執(zhí)行和模型維護(hù)的整個(gè)企業(yè)經(jīng)營(yíng)流程重組的生命周期，可以改善上述不足。
工作流系統(tǒng)能夠支持企業(yè)流程重組，其關(guān)鍵是流程性能的分析與評(píng)價(jià)。鑒于工作流技術(shù)的發(fā)展水平，其流程建模和仿真能力還不能滿足實(shí)用的要求。在這種情況下，結(jié)合流程建模、分析工具和工作流的優(yōu)點(diǎn)，是目前技術(shù)條件下流程管理的有效途徑。
本文主要探討工作流和Petri網(wǎng)等方法在流程建模和仿真中的結(jié)合方法。與采用單一Petri網(wǎng)等方法完成流程建模、仿真、分析和決策等環(huán)節(jié)的流程改造方法或工作流技術(shù)相比，這種結(jié)合方法，充分利用了Petri網(wǎng)具有描述企業(yè)組織結(jié)構(gòu)系統(tǒng)行為的理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的建模和仿真能力，同時(shí)也利用了工作流模型的可執(zhí)行性、交互性和易于理解等優(yōu)點(diǎn)。
2 工作流技術(shù)
流程具有組織、信息、資源和功能等多個(gè)要素，這些要素存在關(guān)聯(lián)引用的復(fù)雜關(guān)系。為滿足多用戶的需要，流程模型應(yīng)包含流程中盡量多的信息，這可能導(dǎo)致流程系統(tǒng)的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的建模語(yǔ)言多是描述流程的一個(gè)和若干視圖。為全面認(rèn)識(shí)流程，集成流程的多個(gè)視圖是必要的。工作流是一種企業(yè)流程認(rèn)知論（ontology），它是企業(yè)中數(shù)據(jù)流、信息流、流程流、協(xié)作流、資源流等各種要素流的綜合集成。根據(jù)工作流管理聯(lián)盟[1](Workflow Management Coalition)的定義，工作流是業(yè)務(wù)流程的全部或部分自動(dòng)化，在此流程中，文檔、信息或任務(wù)按照一定的流程規(guī)則流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)組織成員間的協(xié)調(diào)工作以達(dá)到業(yè)務(wù)的整體目標(biāo)。工作流管理的首要步驟是流程建模，即用工作流描述語(yǔ)言將流程抽象為工作流模型。工作流模型不同于其他建模工具構(gòu)造的流程模型，不僅包括用來(lái)描述活動(dòng)的概念集、活動(dòng)、活動(dòng)之間的依賴關(guān)系，而且還包含其他執(zhí)行活動(dòng)的必要信息，如組織、資源和數(shù)據(jù)等，以便計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)。
就描述流程的側(cè)重點(diǎn)而言，有兩種基本的圖形化流程描述語(yǔ)言建模技術(shù)[2]：基于通訊的工作流建模和基于活動(dòng)的工作流建模。前者注重提高顧客滿意度，通過顧客和執(zhí)行者之間的交互，把工作流的每一個(gè)活動(dòng)歸結(jié)為四個(gè)階段：準(zhǔn)備、協(xié)商、實(shí)施和接受?；诨顒?dòng)的工作流建模強(qiáng)調(diào)組成流程的活動(dòng)和相互關(guān)系，它更適合借用傳統(tǒng)的建模方法。
工作流在流程管理中的應(yīng)用分為三個(gè)階段：流程建模、流程仿真和流程改進(jìn)或優(yōu)化：流程建模是用清晰和形式化的方法表示流程的不同抽象層次，可靠的模型是流程分析的基礎(chǔ)，流程仿真是為了發(fā)現(xiàn)流程存在的問題以便為流程的改進(jìn)提供指導(dǎo)。這三個(gè)階段是不斷演進(jìn)的過程。它們的無(wú)縫連接是影響工作流模型性能的關(guān)鍵因素，也是傳統(tǒng)流程建模和流程仿真集成存在的主要問題。
工作流技術(shù)在流程建模中基本上還采用流程圖一類的描述工具，工作流描述語(yǔ)言也是對(duì)流程形式化的簡(jiǎn)單描述，并未包含企業(yè)流程系統(tǒng)存在的不確定處理機(jī)制。其次，工作流模型的仿真和優(yōu)化也是一個(gè)比較薄弱的環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)外在這方面的研究進(jìn)展不大。傳統(tǒng)的工作流模型在運(yùn)行前需要實(shí)例化，工作流管理工具也沒有為流程模型的仿真及仿真數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析提供手段。為了實(shí)現(xiàn)流程變化管理各階段的有效集成，需要結(jié)合有效的流程建模、仿真和工作流技術(shù)。
3 工作流與流程建模的互補(bǔ)性
企業(yè)建模的根本任務(wù)，就是幫助企業(yè)優(yōu)化流程，以更低的成本、更高的效率為客戶提供質(zhì)量更好的產(chǎn)品和服務(wù)，但是許多建模方法往往將重點(diǎn)放在可視化的符號(hào)上，忽視對(duì)業(yè)務(wù)流程本質(zhì)的抽取和分析。使用這樣的建模工具，根本不可能對(duì)流程進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的簡(jiǎn)化和優(yōu)化。作為有效的動(dòng)態(tài)流程建模體系，也不應(yīng)該是簡(jiǎn)單的企業(yè)活動(dòng)執(zhí)行工具。
在企業(yè)的一個(gè)業(yè)務(wù)流程中，組成企業(yè)業(yè)務(wù)的各個(gè)要素是處于不斷的變化之中，而且這些要素之間的關(guān)聯(lián)，也是動(dòng)態(tài)變化的。只有將這些要素的動(dòng)態(tài)變化和關(guān)聯(lián)流程描述出來(lái)，才能有效分析企業(yè)的業(yè)務(wù)流程。目前對(duì)流程動(dòng)態(tài)的描述，一般靠流程仿真完成，傳統(tǒng)的建模工具缺乏對(duì)流程動(dòng)態(tài)的跟蹤能力。此外，目前出現(xiàn)了許多有效的建模方法，但很少能直接產(chǎn)生可執(zhí)行的流程代碼。
工作流模型描述缺乏一種能夠支持流程定義、流程分析以及流程執(zhí)行的形式化數(shù)學(xué)模型，它的出發(fā)點(diǎn)是對(duì)流程的定義，包括組成流程的基本活動(dòng)以及活動(dòng)之間的順序關(guān)系。目前的工作流模型大部分利用經(jīng)驗(yàn)，以圖形語(yǔ)言或者文本描述來(lái)定義工作流，其本質(zhì)還是面向用戶的。即對(duì)用戶而言是易于理解的，但并不便于系統(tǒng)的實(shí)施，也無(wú)法對(duì)工作流的本質(zhì)特征進(jìn)行描述，因而也更談不上對(duì)流程的分析與改進(jìn)。雖然也有抽象化的數(shù)學(xué)模型，但它們所具有的描述能力也未能充分描述工作流本質(zhì)。模型還缺乏良好的理論基礎(chǔ)，使得工作流系統(tǒng)在許多關(guān)鍵特性上有待改進(jìn)。
在早期的具有工作流管理功能的系統(tǒng)中，工作流程的表示缺乏柔性，導(dǎo)致模型修改的困難。后來(lái)逐漸出現(xiàn)了借用有向圖、Petri Net、對(duì)象模型的形式語(yǔ)言文法表示以及基于目標(biāo)的知識(shí)表示等工作流系統(tǒng)。它們一般都有可視化的流程建模工具，能夠以比較直觀、易于使用、易于修改以便能夠適應(yīng)不斷變化的工作環(huán)境的要求方式對(duì)實(shí)際的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行建模，并得到相應(yīng)的形式化表示。
工作流模型對(duì)流程有比較強(qiáng)的描述能力，但它一般適合結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的流程描述，目前工作流對(duì)非結(jié)構(gòu)化的流程支持能力較弱。非結(jié)構(gòu)化流程則是那些重復(fù)性不是很強(qiáng)或沒有重復(fù)性的流程，這類流程執(zhí)行所需的有關(guān)參數(shù)事先無(wú)法確定，一般要等到流程實(shí)例運(yùn)行時(shí)才能確定，同時(shí)在流程運(yùn)行期間還可能會(huì)出現(xiàn)一些異常情況。這種動(dòng)態(tài)多變的特點(diǎn)在提供更高靈活性的同時(shí)，也為流程的建模與執(zhí)行帶來(lái)更多的復(fù)雜性。實(shí)施企業(yè)流程再造BPR也就是一個(gè)工作流管理的過程，如何將 BPR工具對(duì)業(yè)務(wù)流程的建模結(jié)果應(yīng)用到工作流系統(tǒng)中，如何在工作流系統(tǒng)中提供類似于BPR工具對(duì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析、監(jiān)控與管理的功能等是值得研究的問題。
綜上所述，很有必要把流程建模工具高效的流程建模能力與工作流較強(qiáng)的可執(zhí)行能力結(jié)合起來(lái)。這方面的硏究已引起人們的注意。如文獻(xiàn)[3]借用軟件工程生命周期的概念，給出了一種工作流管理系統(tǒng)的開發(fā)方法，即在分析階段構(gòu)造企業(yè)流程元（meta）描述模型，而在設(shè)計(jì)階段將描述模型轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的工作流元模型。兩種模型都可以用形式化語(yǔ)言描述，它們之間的轉(zhuǎn)化可通過編譯映射函數(shù)完成，這樣還易于保證兩種模型的一致性，把模型的變化反映到工作流系統(tǒng)，適于企業(yè)變化管理的需要。工作流技術(shù)和流程建模的互補(bǔ)性見圖1。
4 工作流與流程仿真的結(jié)合
企業(yè)流程是一個(gè)存在很多不確定因素的復(fù)雜系統(tǒng)。流程的許多方面是定性的，因此不適于也很難用解析的數(shù)學(xué)模型對(duì)它們進(jìn)行描述和分析，此時(shí)仿真是一種可行的流程抽象和分析手段。工作流模型的仿真分析是與企業(yè)經(jīng)營(yíng)流程重組應(yīng)用密切相關(guān)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。常用的工作流模型分析方法有兩種：What-if分析方法和仿真分析方法。前者不適合企業(yè)的業(yè)務(wù)流程很復(fù)雜，存在多個(gè)業(yè)務(wù)流程的交互和不確定因素。工作流技術(shù)是流程的可執(zhí)行映射，目前的工作流系統(tǒng)仿真分析對(duì)相應(yīng)流程的優(yōu)化支持不夠。工作流仿真分析能力還處于一種不成熟的階段，其難點(diǎn)主要在于仿真的性能指標(biāo)難以確定、仿真的流程較為復(fù)雜。
目前的仿真工具（如SIMPROCESS）多具有動(dòng)畫特點(diǎn)，能夠直觀顯示流程某些參數(shù)不同運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，可以方便用戶對(duì)于流程運(yùn)行的理解 ，使仿真建模者與領(lǐng)域用戶能更好地配合。但傳統(tǒng)的流程建模工具與仿真軟件之間很少有聯(lián)系或交互能力，用大多數(shù)的仿真語(yǔ)言需要許多流程建模的技能。
雖然流程模型包含流程仿真所用的許多信息，但因建模工具和仿真技術(shù)未能有效地集成，導(dǎo)致流程分析時(shí)重新建立仿真模型。流程模型僅能提供流程仿真的部分?jǐn)?shù)據(jù)，其他的信息，包括實(shí)體屬性、描述流程的動(dòng)態(tài)信息需要另外加入。流程建模和流程仿真之間的集成存在的問題主要表現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)化的流程模型表示方法，如基于IDEF系列的流程映射工具，把流程映射到特定的表示形式，僅為流程的分析提供了較少的有用信息，這樣的流程建模方法需作許多變動(dòng)才能適合流程仿真的需要。比較而言，非結(jié)構(gòu)化的流程映射容易調(diào)整，而且包含了流程分析所需的信息，以便于流程的仿真。這不僅減少開發(fā)仿真模型的勞動(dòng)量，也確保兩種模型的一致性。
工作流系統(tǒng)對(duì)流程的表示采用流程描述語(yǔ)言PDL(process description language)。目前的PDL有以下幾種：腳本語(yǔ)言、基于知識(shí)、基于網(wǎng)的方法、基于邏輯的方法、代數(shù)表示和ECA規(guī)則等?；诰W(wǎng)的方法是常用的，其中流程用節(jié)點(diǎn)以及連接它們的弧組成的有向圖表示。
從上可見，工作流的仿真能力較弱可以用先進(jìn)的仿真工具彌補(bǔ)，而仿真語(yǔ)言超越自然語(yǔ)言，對(duì)用戶的專業(yè)要求較高。工作流常采用企業(yè)流程的可執(zhí)行圖形表示形式，包含友好的交互手段，其次工作流模型比流程模型能準(zhǔn)確更多的流程特性，以便為仿真運(yùn)行及仿真結(jié)果分析提供較多的量化參數(shù)。工作流系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)都是離散事件系統(tǒng)，所以它們有許多共同之處，如都包含活動(dòng)和事件的概念，這是兩者集成的基礎(chǔ)[4]。借助工作流系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)規(guī)則，流程的工作流模型到仿真模型的轉(zhuǎn)化需要把流程語(yǔ)言翻譯為仿真語(yǔ)言。在轉(zhuǎn)化流程中，應(yīng)妥善處理流程的不確定因素。
工作流與流程仿真技術(shù)的結(jié)合見圖2。
5 工作流技術(shù)與流程分析
圖3給出了一種工作流技術(shù)與流程優(yōu)化的原理圖，其中流程建模和仿真采用了擴(kuò)展的Petri網(wǎng)模型和面向?qū)ο蠹夹g(shù)。為增強(qiáng)Petri網(wǎng)對(duì)流程的不確定處理等能力，這里采用了擴(kuò)充的有色Petri網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱Petri網(wǎng)）。許多工作流模型借用Petri網(wǎng)作為流程的描述工具。Petri網(wǎng)把活動(dòng)表示為變遷，設(shè)備、工具、人員等實(shí)體或工作流狀態(tài)表示為庫(kù)所，從而流程映射為Petri網(wǎng)。
應(yīng)該說(shuō)，Petri網(wǎng)具有較強(qiáng)的流程分析和評(píng)價(jià)能力。但對(duì)于大型流程用Petri網(wǎng)往往比較復(fù)雜，需要采用簡(jiǎn)化措施（對(duì)某些庫(kù)所、變遷和弧進(jìn)行刪除或融合，但不改變 Petri網(wǎng)的某些結(jié)構(gòu)性質(zhì)）。此外以Petri網(wǎng)作為流程描述語(yǔ)言的工作流模型，可用Petri網(wǎng)的規(guī)則作為流程中的約束條件，但不能顯式地表達(dá)流程的結(jié)構(gòu)，難以理解流程的執(zhí)行過程。為此對(duì)較復(fù)雜的系統(tǒng)這里引入面向?qū)ο蟮乃枷?。面向?qū)ο蟮乃枷胭N近人類思維，它具有豐富的語(yǔ)義。面向?qū)ο蠹夹g(shù)與工作流的結(jié)合研究有兩種方法。其一是工作流模型用面向?qū)ο缶幊痰姆椒▽?shí)現(xiàn)，將流程包含的各種概念及其相互關(guān)系以對(duì)象的形式加以描述。另一種方法是用面向?qū)ο蠹夹g(shù)為流程建模，可用多個(gè)對(duì)象集合有效地描述流程。如文獻(xiàn)[5]提出用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，由對(duì)象配置、對(duì)象結(jié)構(gòu)及對(duì)象行為模型構(gòu)成的通用工作流模型和基于此通用模型的流程分析方法，可以提高所得流程模型的可重用性和靈活性。
Petri網(wǎng)模型及其擴(kuò)展形式具有較強(qiáng)的嚴(yán)密性、可理解性及抽象能力和計(jì)算機(jī)化能力，它不僅能夠用來(lái)分析模型的定性屬性，還能分析模型的定量屬性，已在流程的建模和優(yōu)化方面得到廣泛的應(yīng)用。工作流模型元素和Petri網(wǎng)的元素有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，流程仿真首先把工作流模型轉(zhuǎn)化為Petri網(wǎng)模型，其關(guān)鍵是把流程規(guī)則映射到擴(kuò)展Petri網(wǎng)模型。流程規(guī)則集則是用來(lái)定義描述領(lǐng)域流程行為的動(dòng)作的流動(dòng)流程，它由一組有序的流程規(guī)則組成，用來(lái)表達(dá)活動(dòng)的優(yōu)先關(guān)系、并行關(guān)系、條件分支、合并和循環(huán)關(guān)系。流程模型用Petri網(wǎng)表示，可以用成熟的算法分析流程活動(dòng)連接的一致性、流程的安全性等流程特性，不必象工作流那樣必須經(jīng)實(shí)例化才能運(yùn)行。有關(guān)工作流模型向拓展Petri網(wǎng)的轉(zhuǎn)化方法，可參閱有關(guān)文獻(xiàn)[6,7]，這里不再討論。
通過Petri網(wǎng)模型的運(yùn)行分析揭示工作流運(yùn)行的本質(zhì)，仿真流程中記錄反映企業(yè)運(yùn)行的性能的若干指標(biāo)，如流程周期、成本、資源利用率、流程瓶頸等，以便發(fā)現(xiàn)問題，找出癥結(jié)所在。并且可以評(píng)價(jià)流程的運(yùn)行效果，輔助選優(yōu)和最終的流程優(yōu)化。
流程優(yōu)化是一個(gè)不斷演進(jìn)的過程，由于信息的不完全、不確定，流程建模、流程仿真和流程實(shí)施不一定按順序進(jìn)行，可以是相互交叉的[8]。如不完全的流程模型可以仿真，不完全的仿真模型可以執(zhí)行。
6 結(jié)束語(yǔ)
企業(yè)流程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，如何在動(dòng)態(tài)的環(huán)境中識(shí)別、描述和分析流程，是認(rèn)識(shí)和改善企業(yè)流程的基礎(chǔ)。由于缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)，目前流程變化管理還未形成系統(tǒng)的實(shí)施方法和技術(shù)，缺乏設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法的理論基礎(chǔ)。企業(yè)經(jīng)營(yíng)流程的建模、仿真和實(shí)施是企業(yè)變化管理的三個(gè)重要階段，需要有效地集成。目前已出現(xiàn)許多流程建模和流程分析工具和方法，也不乏有效的建模體系。通過增加模型的語(yǔ)義元素來(lái)增強(qiáng)模型的表達(dá)能力也是提高工作流建模能力的重要方法。但這些方法在實(shí)用中存在的明顯問題是：模型的形式化、模型的可執(zhí)行性、建模仿真和實(shí)施的集成等難以平衡。目前的建模方法，常和流程的仿真脫節(jié)，普遍存在不支持流程優(yōu)化的不足，而且尚未出現(xiàn)流程建模與仿真分析、評(píng)估、再設(shè)計(jì)方法有機(jī)地集成的系統(tǒng)平臺(tái)。另一方面，工作流是包含流程變化管理各階段的集成技術(shù)，但其建模仿真能力較弱。目前比較有效的流程分析方法，如各種擴(kuò)展Petri網(wǎng)和工作流系統(tǒng)在流程的處理上有互補(bǔ)作用。在企業(yè)變化管理缺乏統(tǒng)一建模理論的情況下，尋找各種方法的結(jié)合是一條有效的途徑。
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