CN103714425A - 一种电力企业工作流程结构验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力企业工作流程结构验证方法，属计算机算法领域。首先将电力企业的具体工作流程抽象成为由节点集合和有向边集合构成的工作流程图；然后将工作流程图转化为矩阵并求其邻接矩阵A和关系矩阵P；最后建立五条结构验证规则并将规则应用于工作流程图的邻接矩阵A和关系矩阵P，判断工作流程是否存在结构性问题。本发明的方法和验证规则可验证包含孤立节点、死节点、死循环等六种异常结构。该方法能够准确指出工作流程中存在的结构性问题，通过实例分析验证，该方法全面可靠。

Description

一种电力企业工作流程结构验证方法

技术领域

本发明为一种电力企业工作流程结构验证方法，属计算机算法领域。

背景技术

工作流技术是当今一项飞速发展的技术，它最基本的特性就是能够结合人工和机器的行为，特别是能够与应用程序和工具进行交互，从而完成业务过程的自动化处理。为了使计算机能够支持电力企业业务过程处理，就要对电力业务过程进行分析，抽象出业务过程的本质特征，并使用某种计算机可处理的方式来表示。电力企业工作流程模型是对工作流的抽象表示，它将电力企业实际的经营过程转化为计算机可处理的形式化定义。在电力系统工作流管理系统中对业务过程描述的目的是便于工作流管理系统的控制执行。因此，流程模型的正确性是业务目标实现的基本保证。

电力企业工作流程模型的正确性验证是工作流建模环境的一个核心功能，其目的是对已建立的工作流模型按照某种正确性原则进行验证。在电力企业工作流程模型定义时，流程结构上可能出现流程没有无开始节点、没有无结束节点、某个节点无法到达结束节点、某个节点无法被触发、某个节点没有输入也没有输出以及结构上存在无条件环或者回路的问题，这些将导致工作流程运转的不正常，从而影响正常业务工作的开展。

发明内容

本发明的目的为提供一种电力企业工作流程结构验证方法，能够正确验证电力企业工作流程结构。

本发明的技术方案如下：

一种电力企业工作流程结构验证方法，包括如下步骤：首先，将电力企业的具体工作流程抽象成为由节点集合和有向边集合构成的工作流程图；然后，将工作流程图转化为矩阵并求其邻接矩阵A，邻接矩阵A表明了工作流图中两个相邻节点间是否相互关联，若工作流图中的任何两个节点之间存在有向边，则邻接矩阵A的值为1；否则，其值为0；根据矩阵运算，求解二元关系传递闭包，由邻接矩阵A计算工作流程图的关系矩阵P，关系矩阵P表明了工作流图中任意两节点间是否至少存在一条链或路，以及在节点处是否有圈或回路；最后，建立五条结构验证规则并将规则应用于工作流程图的邻接矩阵A和关系矩阵P，判断工作流程是否存在结构性问题。

为了解决电力企业工作流程定制时在结构上出现的问题，本发明提出的一种电力企业工作流程结构验证方法，构建了五条验证规则，依据该方法和验证规则可验证包含孤立节点、死节点、死循环等六种异常结构。该方法能够准确指出工作流程中存在的结构性问题，通过实例分析验证，该方法全面可靠。

附图说明

图1为本发明工作流程结构验证方法的流程图。

图2为本发明工作流图关系矩阵计算步骤流程图。

图3为本发明工作流图结构验证过程流程图。

具体实施方式

本发明的一种电力企业工作流程结构验证方法的技术方案如图1所示，具体过程为：

1、根据工作流程，将其抽象成图形G=<V,E,D>，其中：

（1）V为工作流程节点集合，V={V₁,V₂,...V_n}，（n为整数），V₁和V_n为流程的开始节点和结束节点，通常没有实际动作，只表示流程的开始和结束；但某些特殊情况下，也可以带有触发动作。其他节点为普通节点、分支节点或者跳转等节点。

（2）E为节点间连接弧的集合，<V_i,V_j>为连接节点V_i到节点V_j的一条又向弧。

（3）D连接节点的弧的数量。D=<in,out>，为所有终点为V_i的弧的总数；

为所有起点为V_i的弧的总数。

2、计算第一步中生产的工作流图的邻接矩阵A=(a_ij)。

$a_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}1& <v_i,v_j>\&Element;E\\ 0& <v_i,v_j>\&NotElement;E\end{array}\right.i,j=\mathrm{1,2},...,n---\left(1\right)$

在邻接矩阵中，若工作流图中的任何两个节点之间存在有向边，则其值为1；否则，其值为0。邻接矩阵表明了工作流图中两个相邻节点间是否相互关联。

3、计算第一步中生产的工作流图的关系矩阵P=(p_ij)，

关系矩阵表明了工作流图中任意两节点间是否至少存在一条链（或路）以及在节点处是否有圈（或回路）。

根据矩阵运算，求解二元关系传递闭包，由邻接矩阵A依图1给出的步骤计算关系矩阵P。该算法的关键的是判定P_ik，如果P_ik=1，将第i行和第k行的各对应元素做布尔和或逻辑加运算后送到第i行中去。该算法的时间复杂度为O(n³)，空间复杂度为O(n²)，且具有算法简单明了易实现的优点。

算法伪代码描述为：

4、建立工作流程验证规则。通常情形下，一个正确的工作流图G=<V,E,D>必须满足以下性质：

（1）工作流图G=<V,E,D>有唯一的开始节点Start和结束节点End，流程起始于Start节点，终止于End节点；

（2）D_in(Start)=0，D_out(Start)=1；

（3）D_in(End)=1，D_out(End)=0；

（4）D_out(V_i)>=1,V_i∈V-End，除End节点外所有节点至少有一条到达结束节点的路径，即不允许有只有流入没有流出的节点。

（5）D_in(V_i)>=1,V_i∈V-Start，除开始节点外所有节点至少有一条从开始节点出发，到达该节点的路径；

根据工作流图性质，建立工作流图结构验证规则：

（1）结构验证规则1

工作流图邻接矩阵A中只存在一个入度为0的节点（开始节点）和一个出度为0的节点（结束节点）。

$\&Exists;!\left(V_i\right)D_{\mathrm{in}}\left(V_i\right)=0,V_i\&Element;V-\mathrm{Start}$

$\&Exists;!\left(V_i\right)D_{\mathrm{out}}\left(V_i\right)=0,V_i\&Element;V-\mathrm{End}$

（2）结构验证规则2

如果关系矩阵P中开始节点Start所对应行R[Start]，除开始节点Start自身外，还具有其他0的分量，则表示从开始节点Start出发，有节点不可达，即存在无根节点。

$\&Exists;!\left(V_i\right)R\left[\mathrm{Start}\right]\left[V_i\right]=0(V_i\&Element;V-\mathrm{Start})$

其中R[Start][V_i]表示关系矩阵P中Start行、V_i列的分量。

此规则描述的是工作流中由开始节点出发，经过任意路径，都不能被触发并执行的任务节点，由于此类节点是不可触发执行的，因此称其为孤立节点。

（3）结构验证规则3

如果关系矩阵P中结束节点End所对应列C[End]，除结束节点End自身外，还具有其他0的分量，则表示这些0分量所对应节点，到结束节点不可达，即所谓的僵尸节点；谓词逻辑描述为：

$\&Exists;!\left(V_i\right)R\left[V_i\right]\left[\mathrm{End}\right]=0(V_i\&Element;V-\mathrm{End})$

其中R[V_i][End]表示关系矩阵P中的V_i行，End列的分量。

此规则描述的是工作流中不能正常流向结束节点的工作任务节点，此类节点在办理完成后，由于该节点不能正常结束，导致整个流程无法正常结束，它的存在势必影响整个工作流程运转效率。

（4）结构验证规则4

如果邻接矩阵A存在一个入度为0，且出度也为0的节点，则表示该节点即不能从开始节点流向它，也不能流向结束节点，即所谓的孤立节点。谓词逻辑描述为：

$\&Exists;!\left(V_i\right)(D_{\mathrm{in}}\left(V_i\right)=0^D_{\mathrm{out}}\left(V_i\right)=0)(V_i\&Element;V)$

（5）结构验证规则5

如果关系矩阵P对角线上存在非0的分量P_ij，则表示至少存在一条包含节点V_i的回路。此规则描述的是工作流图中存在环的节点，这种环在工作审批中是经常出现的，但如果可以工作可正常结束，因此存在环的工作流图在一些实际业务流程中也是被允许的。因此，此规则指出工作流图中存在环结构问题是一个潜在的问题，需依据实际业务需求做进一步判断处理。

5、根据建立的验证规则，对流程图的关系矩阵和邻接矩阵进行验证。验证步骤为：

（1）应用规则1对邻接矩阵A进行验证，验证工作流图中是否只有一个开始节点和一个结束节点；

（2）应用规则2对关系矩阵P进行验证，验证工作流图中是否存在无根节点；

（3）应用规则3对关系矩阵P进行验证，验证工作流图中是否存在僵尸节点；

（4）应用规则4对关系矩阵P进行验证，验证工作流图中是否存在孤立节点；

（5）应用规则5对关系矩阵P进行验证，验证工作流图中是否存在环。

依据上述五条结构验证规则，对工作流图的邻接矩阵A和关系矩阵P进行验证，即可判别工作流图是否存在结构性问题，具体过程如图3工作流结构验证过程所示。

（1）验证邻接矩阵A，如果(a_i1=0)∩(a_1i=0)i=1,2,...,n，则依据规则1可知该工作流图中只有一个开始节点和一个结束节点；否则不符合验证规则1。

（2）验证关系矩阵P，如果P_1j>0j=2,...,n，依据规则2可知工作流图中不存在无根节点；否则不符合验证规则2。

（3）验证关系矩阵P，如果P_nj>0j=1,2,...,n-1，依据规则3可知工作流图中不存在僵尸节点；否则不符合验证规则3。

（4）验证关系矩阵P，各行和列分别累加求和，求出每个节点的D_out()和D_in()，如果不存在D_out(v_i)=0∩D_in(v_i)=0，依据规则4可知工作流图中不存在孤立节点；否则不符合验证规则4。

（5）验证关系矩阵P，如果P_ij=0i,j=1,2,...,n，依据规则5可知工作流图中不存在回路；否则不符合验证规则5，可能存在回路，需要进一步确认是否是跳转流程，是否可以正常结束。

Claims (4)

1.一种电力企业工作流程结构验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，将电力企业的具体工作流程抽象成为由节点集合和有向边集合构成的工作流程图；

然后，将工作流程图转化为矩阵并求其邻接矩阵A，邻接矩阵A表明了工作流图中两个相邻节点间是否相互关联，若工作流图中的任何两个节点之间存在有向边，则邻接矩阵A的值为1；否则，其值为0；根据矩阵运算，求解二元关系传递闭包，由邻接矩阵A计算工作流程图的关系矩阵P，关系矩阵P表明了工作流图中任意两节点间是否至少存在一条链或路，以及在节点处是否有圈或回路；

最后，建立五条结构验证规则并将规则应用于工作流程图的邻接矩阵A和关系矩阵P，判断工作流程是否存在结构性问题。

2.根据权利要求1所述的一种电力企业工作流程结构验证方法，其特征在于，邻接矩阵A具体定义为：A=(a_ij)，其中， $a_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}1& <v_i,v_j>\&Element;E\\ 0& <v_i,v_j>\&NotElement;E\end{array}\right.$ i,j=1,2,...,n，n为整数，V为工作流程节点集合，V={V₁,V₂,...V_n}，V₁和V_n为流程的开始节点和结束节点，E为节点间连接弧的集合，

<V_i,V_j>为连接节点V_i到节点V_j的一条又向弧。

3.根据权利要求1或2所述的一种电力企业工作流程结构验证方法，其特征在于，五条结构验证规则具体如下：

（1）结构验证规则1：工作流图邻接矩阵A中只存在开始节点和结束节点；

（2）结构验证规则2：如果关系矩阵P中开始节点所对应行，除开始节点自身外，还具有其他0的分量，则表示从开始节点出发，有节点不可达，即存在无根节点；

（3）结构验证规则3：如果关系矩阵P中结束节点所对应列，除结束节点自身外，还具有其他0的分量，则表示这些0分量所对应节点，到结束节点不可达，即所谓的僵尸节点；

（4）结构验证规则4：如果邻接矩阵A存在一个入度为0，且出度也为0的节点，则表示该节点即不能从开始节点流向它，也不能流向结束节点，即所谓的孤立节点；

（5）结构验证规则5：如果关系矩阵P对角线上存在非0的分量P_ij，则表示至少存在一条包含节点V_i的回路。

4.根据权利要求3所述的一种电力企业工作流程结构验证方法，其特征在于，对工作流程图的邻接矩阵A和关系矩阵P进行验证的具体步骤为：

（1）应用结构验证规则1对邻接矩阵A进行验证，如果邻接矩阵A第i行第1列元素a_i1和第1行第i列元素a_1i满足(a_i1=0)∩(a_1i=0)i=1,2,...,n，则该工作流图中只有一个开始节点和一个结束节点；

（2）应用结构验证规则2对关系矩阵P进行验证，如果关系矩阵P第1行第j列元素P_1j满足P_1j>0j=2,...,n，则该工作流图中不存在无根节点；

（3）应用结构验证规则3对关系矩阵P进行验证，如果关系矩阵P第n行第j列元素P_nj满足P_nj>0j=1,2,...,n-1，则该工作流图中不存在僵尸节点；

（4）应用结构验证规则4对关系矩阵P进行验证，判断关系矩阵P，各行和列分别累加求和，对每个节点求解以节点为始点的边的总数D_out()和以节点为终点的边的总数D_in()，如果不存在D_out(v_i)=0∩D_in(v_i)=0，则该工作流图中不存在孤立节点；

（5）应用结构验证规则5对关系矩阵P进行验证，如果关系矩阵P第i行第j列元素P_ij满足P_ij=0i,j=1,2,...,n，则该工作流图中不存在回路。

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