摘要:基于Petri网的工作流模型具有结构简明、描述能力强的特点。应急预案是应急联动指挥系统中的关键部分,对处理应急事件及应急训练具有十分重要的作用,在深入分析应急预案的基础上,建立了基于Petri网的应急预案管理系统工作流模型,对探讨基于Petri网的工作流技术在应急联动指挥系统中的应用具有指导和参考意义。
关键词:工作流;Petri网;应急预案;管理系统
中图分类号:TP393文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)16-4368-03
Research on Emergency Plans Management Workflow Model Based on Petri Net
LIU Yu-dong, ZHAO En-lai, HUANG Ya, SHEN Ji-hui
(Engineering Institute of Corps of Engineers, PLA University of Science & Technology,Nanjing ,China)
Abstract: The workflow model based on Petri net is characteristic of compendious structure and better describes ability.Emergency plan is the key point of the emergency linkage command system; it can play an important role to the emergency accident and emergency training. The paper establishes the workflow model of the emergency plan management system after the analysis of the emergency plan, it is important to probe into the application of the workflow which is based on Petri net in the emergency linkage command system.
Key words: workflow; petri net; emergency plan; management system
近年来,随着各类突发公共事件的增多,应急事件处理成为一个热点研究问题。我国现在已经建立了各级各类预案数百万件,因此建立高效的应急预案管理系统具有重要意义。起源于20世纪70年代的工作流管理技术,已成为组织挖掘信息系统潜能、实施业务过程再造的重要使能技术,并逐步成为当代组织信息系统的标准核心构件。研究基于Petri网的工作流建模技术,利用工作流方法进行业务过程建模和深入分析,不仅可以规范企事业单位的业务过程,发现业务过程中不合理的环节;而且所建立的业务过程模型本身就是企事业单位非常重要的知识库和规则库,可以成为指导企事业单位实施计算机管理信息系统的模型。
1 Petri网相关概念
1.1 Petri网简介
Petri网是1962 年由德国学者Carl Adam Petri 作为一种过程建模和分析的工具提出的,它是一种图形化描述过程的强有力工具,使用它可以直观地描述一个工作流过程。Petri网是一种网状信息流模型,包括条件和事件两类节点,在以条件和事件为节点的有向图基础上添加表示状态信息的托肯(Token)分布,并按引发规则使得事件驱动状态进行演变,从而反映系统的动态运行过程。
Petri网用圆圈“○"表示库所,旁边的文字为库所的名称,在整个网中是唯一的;用方框“□”表示变迁,旁边的文字为变迁的名称,在整个网中也是唯一的;圆圈中加一个实心点“?筅"表示库所拥有一个标记,黑点的数量表示资源的数量;有向弧表示从库所到变迁的输入和从变迁到库所的输出。
定义l: 一个六元组Σ=是一个Petri网系统;
当且仅当:其中P是有限各库所的集合;T是有限各变迁的集合(P∩T=Ф);F(P×T)(T×P)是由一个P元素和一个T元素组成的有序偶(也就是弧)的集合(流关系)。任何时候,库所当中包含零个或者多个标记(token),标记用一个黑点表示。状态M={M(p1),M(p2)… M(pp)}也叫做标识,是标记在库所上的分布,系统从一个初始标识M0开始,如果通过系统状态的变化可以到达另外的一个标记,我们就叫这个标记M是可达的,其中M(p)表示在状态M下库所p中标记的个数。
1.2 工作流网
将Petri网技术应用于工作流系统中,也就是对工作流的控制流维度进行建模的Petri网称做工作流网。
定义2Petri网N=(P,D,F)是工作流网当且仅当上述N中存在两个特殊库所:i和o。库所i是一个起始库所,即i=Ф;库所o是一个终止库所,即o=Ф。如果在PN中加入一个新的变迁t=(i),这时所得到的PN是强连接的。
从以上这两个对Petri网的约束条件不难看出: 第一个条件是使工作流网必须具有一个起始点和一个终止点,进入起始库所的标记代表着一个过程实例的开始,而进入终止库所的标记则意味着一个过程实例的结束;第二个条件使得工作流网中不存在孤立状态的活动与条件,所谓孤立,是指经过该变迁或库所不存在由i到o的通路,所有的活动与条件都位于由起始点到终止点的通路上。
在工作流网中, 库所对应着过程中的条件,变迁对应着过程中的可执行活动,库所中的标记代表一个过程实例的状态。
1.3 Petri网建造工作流模型的优点
Petri网模型的主要优点有:
1)采用网络图的形式模拟事件动态系统流程化过程,形式简洁、直观,特别适合于描述系统的组织、结构和状态的变化,使得建模人员能够比较方便的针对模型的含义与最终用户进行交流, 以便准确的描述用户环境及改进模型。
2)Petri网是一种基于状态的建模方法,它明确定义了模型元素的状态,而且它的演进过程也是受状态驱动的。基于状态的过程定义严格区分了活动的使能与活动的执行基于状态的过程定义具有更多的柔性特征。
3)可以在不同的概念级别上表明系统的结构和性质;能有效地模拟异步并发系统,直接分析模型实体中是否具有死锁、状态空间无限等异常特性。
2 应急预案管理系统结构模型
应急预案又称“应急计划”或“应急救援预案”,是针对可能发生的突发公共事件,为迅速、有效、有序地开展应急行动而预先制定的方案。用以明确事前、事发、事中、事后的各个进程中,谁来做,怎样做,何时做以及相应的资源和策略等的行动指南。
应急预案管理系统是生动、直观地对应急预案进行展示与管理的计算机应用系统。系统的建成为行政首长熟悉应急业务、进行指挥决策和专业技术人员查询、编辑应急预案提供了一个有效的工具,从而极大地提高了应急预案的实用性。
2.1 预案分类
根据突发公共事件的发生过程、性质和机理,突发公共事件预案主要分为以下四类:
自然灾害事件预案。主要包括气象灾害、地震灾害、地质灾害、海洋灾害、生物灾害预案等。
事故灾难事件预案。主要包括各类安全事故、交通运输事故、公共设施和设备事故、辐射事故、环境污染、生态破坏事件预案。
公共卫生事件预案。主要包括传染病疫情、群体性不明原因疾病、食品安全和职业危害、动物疫情,以及其他严重影响公众健康和生命安全的事件预案。
社会安全事件预案。主要包括恐怖袭击事件、民族宗教事件、经济安全事件、涉外突发事件和群体性事件预案等。
2.2 应急预案管理的特点
从预防的角度出发,研究某个可能发生的重大事件(突发事件)发生发展的规律,及时制定相应的预防、控制、应对和补救措施,并逐一落实管理责任,从而把风险、危机、灾害、损失等降低到最低限度,这个过程就是预案管理。
预案管理的显著特点是前瞻性、个案性、应急性和系统性。
前瞻性。所谓前瞻性就是能够预知未来即将发生的事情,是预案管理的首要特点。
个案性。个案是指用作某种研究的具有典型性、代表性的具体事物,它能够反映事物内在的规律,是前瞻性思维的前提和基础。
应急性。突发事件防不胜防,一旦发生,预案管理能够立即启动应急机制,积极应对不测事件,时刻掌握工作主动权。
系统性。预案管理遵循系统性原理,不是就“案”论“案”。
2.3 系统功能及体系结构
2.3.1 系统的开发目标和技术要求
系统开发的目标是:实现应急预案的交互式编制、管理和汇报演示。技术要求是:①符合“应急预案”建设标准及其他相关标准;②采用中间件技术实现三层结构,保证本系统与模拟演练等其他系统顺利衔接;③ 实现应急预案的编辑,用户能够对应急预案进行实时修改、更新和维护;④表达应急预案内容,符合应急工作实际和习惯,使用灵活方便;⑤实现预案与实时的数据联动,保证数据的统一性和惟一性;⑥具有良好的扩展性和开放性。
2.3.2应急预案管理系统功能结构
根据对应急预案管理系统的特点分析,构建基于工作流技术的应急预案管理系统功能结构如图1所示。
①预案的创建和存储(预案编制)模块:软件提供为建新预案文件或将现有预案文件导入系统的处理工具,运用超文本文件格式、数据库格式存储预案文件。
②预案的编辑和修改模块:借助管理软件强大的编辑功能,可方便地进行编辑和修改工作。
③预案的更名和删除模块:可完成对系统的预案文件进行重命名和删除处理功能。调用了系统文件操作的功能函数,实现了视图层和底层物理存储文件的同步修改。
④预案属性的设置修改模块:预案属性包括预案制定单位、制定时间、保密性质、对应部门岗位、对应事件名称、预案搜索关键词等。该模块允许用户自定义预案与部门岗位及事件的对应关系,允许用户为预案设定查询关键词,以更加有利于预案的搜索。
⑤预案的检索、查询和浏览模块:可对系统所有预案进行浏览和通过关键词进行相关查找。
⑥预案的学习和测验模块:为工作人员提供了学习预案的平台,同时设计了试题数据库,可用于考评参训人员的学习效果。
⑦预案用户权限管理模块:主要是用来对使用预案的用户进行管理,分系统管理员、普通用户、高级用户三种。
⑧预案的信息源管理模块:主要用来管理以多媒体形式如图片、动画或者视频等手段形象化显示预案内容的信息源,使预案直观、易懂,给人印象深刻,利于记忆。
⑨预案的自动选择模块:能结合故障数据库和专家决策支持知识库,实现预案的自动选择。
⑩预案的效果仿真和预案的评价与优化模块:运用仿真方法模拟预案的实施效果,根据预案仿真效果对预案进行评价,为预案优化提供依据。
3 基于Petri网的应急预案管理工作流程模型
在深入分析应急预案管理系统功能结构的基础上,运用Petri网相关知识构建应急预案管理系统工作流程模型如图2所示。
模型的有关说明:
本模型有10条工作流组成,1、预案的创建和存储工作流。2、预案的编辑和修改工作流。3、预案的更名和删除工作流。4、预案属性的设置修改工作流。5、预案的检索、查询和浏览工作流。6、预案的学习和测验工作流。7、预案用户权限管理工作流。8、预案的信息源管理工作流。9、预案的自动选择工作流。10、预案的评价与优化工作流。
t1表示登录系统,t2表示进入预案编制管理模块,t3表示预案创建,t4表示预案存储,t5表示预案更改和编辑,t6表示预案更改,t7表示预案编辑,t8表示预案保存,t9表示预案更名和删除,t10表示预案更名,t11表示预案删除,t12表示修改保存,t13表示预案属性设置和修改,t14表示预案属性设置,t15表示预案属性修改,t16表示属性设置或修改后保存,t17表示进入预案检索、浏览模块,t18表示输入检索条件,t19表示浏览预案,t20表示浏览完成,t21表示进入预案学习测验模块,t22表示输入查询条件找到使用的预案,t23表示学习预案,t24表示测验,t25表示学习或测验完成,t26表示预案用户权限管理模块,t27表示用户注册申请,t28表示审核用户身份,t29表示系统管理员,t30表示普通用户, t31表示高级用户(首长或指挥人员),t32表示权限管理完成,t33表示预案信息源管理模块,t34表示选择需要的信息源并进行操作,t35表示完成信息源操作,t36表示进入预案自动选择模块,t37表示输入匹配条件,t38表示检索模板,t39表示根据模板和匹配条件生成预案,t40预案自动生成工作完成,t41表示预案的评价与优化模块,t42表示对预案进行评估,t43表示预案需要进行优化,t44表示预案不需要优化,t45表示对预案进行优化,t46表示预案优化评估完成。
4 结束语
本文利用Petri网相关知识对应急预案管理系统进行了分析和研究,构建了基于Petri网的应急预案管理工作流模型,对应急预案管理系统的开发具有明显的作用,对于工作流技术在自动化系统中的应用具有一定的指导意义。
参考文献:
.王建民,闻立杰,等,译.北京:清华大学出版社,2004.
.应急管理,2008(3):85.
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