CN110806738A - 一种基于独热编码的工厂制造流程间差异检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于独热编码的工厂制造流程间差异检测方法，包括：输入两个工厂制造流程模型，将它们转换为对应的基于任务节点的流程结构树(Task‑based Process Structure Tree,简称为TPST)；对两个TPST中的任务节点、网关节点进行独热编码；通过比较节点间的独热编码，从而确定映射节点以及映射节点间的执行顺序，进而提取两个流程间的共同主结构；在共同主结构的基础上找出两个工厂流程间的结构及行为差异，并在共同主结构上进行展示。本发明的优点是：在检测两个流程模型间结构差异的基础上，同时能检测流程模型间的行为差异，弥补传统流程差异检测方法无法体现流程行为差异的缺陷，大大提高了实际的可用性，更能满足实际生活的需求。

Description

一种基于独热编码的工厂制造流程间差异检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于独热编码的工厂制造流程间差异检测方法。
背景技术
业务流程管理技术作为工厂主要的经营管理方式已成为主流发展趋势。随着当前商业环境的不断发展和竞争愈发激烈，越来越多的工厂开始引入业务流程模型管理技术来管理自己的业务，由此一个工厂拥有成百上千个流程是一件很平常的事。如一个工厂就会拥有大量的流程模型，包括原料存储、订单发布与完成、订单管理、询价与合同管理、交货/变动管理、绩效检查、安装管理、采购管理、航运物流等。这些流程模型是一个工厂的重要资产，有效地管理可以为工厂提高效率、增加利润。流程模型间的差异检测作为一种流程管理技术在业务流程管理领域越来越重要，通过对两个流程模型进行比较，得到它们之间的差异，流程分析人员可以找到流程执行效率低、花费过多、绩效低的原因，并由此来对流程进行重新设计或改进来得到一个收益更高的流程。现有的大部分工作只检测两个流程模型间的结构差异，然而两个结构相同的流程模型有可能会包含不同的行为，由此，迫切需要一种自动化的技术来检测流程模型间的结构及行为差异。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点、同时找出两个流程模型间的结构及行为差异，本发明提出一种基于独热编码的工厂制造流程间差异检测方法。
本发明在检测两个流程模型间结构差异的基础上，同时能检测流程模型间的行为差异，弥补传统流程差异检测方法无法体现流程行为差异的缺陷，大大提高了实际的可用性，更能满足实际生活的需求。
一种基于独热编码的工厂制造流程间差异检测方法，包括以下步骤：
(1)输入两个工厂制造流程模型，将它们转换为对应的基于任务节点的流程结构树(Task-based Process Structure Tree,简称为TPST)，其中TPST中的叶子节点对应流程模型中的任务节点，TPST中的非叶子节点(网关节点)对应流程模型中的控制流结构，共有4种基本的网关节点：“Sequence”、“Loop”、“And”以及“Xor”，分别对应流程模型中的顺序、循环、并行以及选择结构；
(2)节点编码，即采用独热编码，对两个TPST中的每一个节点进行编码；
进一步，步骤(2)由以下步骤组成：
(2.1)任务节点编码，即用独热编码对两个TPST中的每一个叶子节点进行编码；
进一步，步骤(2.1)由以下步骤组成：
(2.1.1)取两个TPST中的任务节点的并集；
(2.1.2)赋予并集中的每一个任务节点一个独热编码，独热编码又称一位有效编码，使用N(N＝任务节点并集的大小)位状态寄存器来对N个任务节点进行编码，每个状态都由其独立的寄存器位，并且在任意时刻，其中只有一位有效；
(2.2)网关节点编码，即对两个TPST中的每一个非叶子节点(网关节点)，利用其孩子节点的编码对其进行编码；
进一步，步骤(2.2)包含以下三种情况：
(2.2.1)若网关节点为顺序节点(标记为“Sequence”)或循环节点(标记为“Loop”)，按从左到右的顺序将其孩子节点的编码进行拼接就为该网关节点的编码；
(2.2.2)若网关节点为选择节点(标记为Xor”)，则将其孩子节点的编码连接在一起，且每个孩子节点的编码间的关系为或，作为该网关节点的编码；
(2.2.3)若网关节点为并行节点(标记为“And”)，则对所有孩子节点的编码进行异或操作，即编码中的每一位都进行异或计算，若孩子节点的编码长度不一致，需要在尾部填0；
(3)判断TPST中是否还有其他未处理的节点，若有，则跳至步骤(2)，否则执行步骤(4)；
(4)提取两个工厂制造流程的共同主结构，一个流程的主结构是一个流程结构的抽象展示，表明了一个流程由哪几个控制流结构组成以及这些控制流结构间的执行顺序是什么；
进一步，步骤(4)由以下步骤组成：
(4.1)若TPST的根节点为“Sequence”，则选择“Sequence”的孩子节点来表示对应流程的主结构，否则就选择根节点表示对应流程的主结构；
(4.2)对两个TPST中表示主结构的节点，逐一判断来自两个TPST的一对相同类型的节点能否映射；
进一步，步骤(4)包括以下两种情况：
(4.2.1)若该节点对为任务节点，则它们拥有相同的独热编码就可以映射；
(4.2.2)若该节点对为网关节点，则它们的编码中有一个元素是相同的，就可以映射起来；
(4.3)对于两个TPST中的映射节点，提取映射节点及其节点间的关系作为两个流程的共同主结构，共同主结构表明了两个流程间的相同控制流结构有哪些，以及这些相同的控制流结构间是以什么顺序执行的；
(5)两个工厂制造流程间的差异检测与展示，将两个流程间的结构和行为差异展示在共同主结构之上；
进一步，步骤(5)由以下步骤组成：
(5.1)结构差异的检测与展示，两个流程中不属于共同主结构的部分即为它们之间的结构差异；
(5.2)行为差异的检测与展示，即具有相同的结构，但是行为不同的部分即为行为差异；
本发明的技术构思是：在计算两个工厂制造流程模型的差别之前，先将两个流程模型转换为对应的树结构，将流程模型间的差异检测问题转换为对应的基于任务节点的流程结构树(TPST)结构之间的差异检测问题。先对TPST中的叶子节点进行独热编码，随后基于任务节点的编码对TPST中的非叶子节点进行编码，可以通过比较节点间的编码来找出映射的节点，从而基于映射节点来得到两个流程间的主结构。在主结构的基础上，找出两个流程间的结构及行为差异，并展示在主结构之上。这样的差异检测方法面向的应用场景更加广泛，更加符合实际的应用。
本发明的优点是：在检测两个流程模型间结构差异的基础上，同时能检测流程模型间的行为差异，弥补传统流程差异检测方法无法体现流程行为差异的缺陷，大大提高了实际的可用性，更能满足实际生活的需求。
附图说明
图1为本发明的总的流程图。
图2为两个工厂制造流程模型。
图3为图2中两个工厂制造流程模型对应的TPST。
图4为图2中两个工厂制造流程模型间差异检测案例图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
一种基于独热编码的工厂制造流程间差异检测方法，包括以下几个步骤：
(1)输入两个工厂制造流程模型，将它们转换为对应的基于任务节点的流程结构树(Task-based Process Structure Tree,简称为TPST)；
(2)节点编码，即对于两个TPST中的每一个节点进行独热编码，该步骤具体还包括以下几个步骤：
(2.1)任务节点编码，即用独热编码对两个TPST中的每一个叶子节点进行编码，需要执行以下步骤；
(2.1.1)取两个TPST中的任务节点的并集；
(2.1.2)赋予并集中的每一个任务节点一个独热编码；
(2.2)网关节点编码，即对两个TPST中的每一个非叶子节点(网关节点)进行独热编码编码，需要执行以下步骤：
(2.2.1)若网关节点为顺序节点(标记为“Sequence”)或循环节点(标记为“Loop”)，按从左到右的顺序将其孩子节点的编码进行拼接就为该网关节点的编码；
(2.2.2)若网关节点为选择节点(标记为Xor”)，则将其孩子节点的编码连接在一起，且每个孩子节点的编码间的关系为或，作为该网关节点的编码；
(2.2.3)若网关节点为并行节点(标记为“And”)，则对所有孩子节点的编码进行异或操作，即编码中的每一位都进行异或计算，若孩子节点的编码长度不一致，需要在尾部填0；
(3)判断TPST中是否还有其他未处理的节点，若有，则跳至步骤(2)，否则执行步骤(4)；
(4)提取两个工厂制造流程的共同主结构，包括以下步骤：
(4.1)若TPST的根节点为“Sequence”，则选择“Sequence”的孩子节点来表示对应流程的主结构，否则就选择根节点表示对应流程的主结构；
(4.2)对两个TPST中表示主结构的节点，逐一判断来自两个TPST的一对相同类型的节点能否映射，包括以下两种情况：
(4.2.1)若该节点对为任务节点，则它们拥有相同的独热编码就可以映射；
(4.2.2)若该节点对为网关节点，则它们的编码中有一个元素是相同的，就可以映射起来；
(4.3)对于两个TPST中的映射节点，提取映射节点及其节点间的关系作为两个流程的共同主结构；
(5)两个工厂制造流程间的差异检测与展示，包括以下步骤：
(5.1)结构差异的检测与展示，两个流程中不属于共同主结构的部分即为它们之间的结构差异；
(5.2)行为差异的检测与展示，即具有相同的结构，但是行为不同的部分即为行为差异。
图2表示两个工厂制造流程模型：Process1、Process2。由于空间的限制，我们用字母来代表任务节点(矩形节点)表示的意义：A表示“材料准备”，B表示“打磨”，C表示“抛光”，D表示“切割”，E表示“组装”，F表示“包装”。“start”和“end”节点分别表示一个流程的开始和结束。“And-split”和“And-join”分别表示一个并行结构块的开始和结束；“Xor-split”和“Xor-join”分别表示一个选择结构块的开始和结束。图2的两个工厂制造流程模型转换成的基于任务节点的过程结构树如图3所示。其中，叶子节点和非叶子节点分别对应流程模型中的任务节点和控制流结构块。例如，TPST1中的叶子节点A对应Process1中的任务节点A，非叶子节点And对应Process1中的以“And-split”开始，以“And-join”为结束的所有节点组成的并行结构块。
图4表示图2中两个工厂制造流程模型间差异检测案例图。首先，将两个工厂制造流程转换为对应的基于任务节点的过程结构树：TPST1和TPST2。随后，得到两个工厂制造流程的任务节点集合为{A,B,C,D,E,F}，并给每个任务节点分配的独热编码为：A-[1,0,0,0,0,0]，B-[0,1,0,0,0,0]，C-[0,0,1,0,0,0]，D-[0,0,0,1,0,0]，E-[0,0,0,0,1,0]，F-[0,0,0,0,0,1]。接着，分别对两个TPST中的网关节点进行编码。对于Xor节点，将其孩子节点的编码连接在一起，且每个孩子节点的编码间的关系为或，由此得到TPST1和TPST2中的Xor节点编码分别为[0,1,0,0,0,0]/[0,0,1,0,0,0],[0,0,1,0,0,0]/[0,0,0,1,0,0]。对于And节点，则对所有孩子节点的编码进行异或操作，即编码中的每一位都进行异或计算，若孩子节点的编码长度不一致，需要在尾部填0。由此得到TPST1和TPST2中的And节点编码分别为[0,1,0,1,0,0]/[0,0,1,1,0,0]和[0,1,1,0,0,0]/[0,1,0,1,0,0]。对于Sequene节点，直接拼接其孩子节点的编码，由此得到TPST1和TPST2中的Sequence节点编码分别为[1,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0]/[1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,1,0]和[1,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1]/[1,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1]。下一步，基于任务节点和网关节点的编码来提取两个TPST的共同主结构，得到共同主结构为A→And→E。通过共同结构可以找出两个流程的结构差异和行为差异。结构差异方面，TPST2与共同主结构相比，还包含多余的任务节点F。行为差异方面，在And结构块内，第一个流程包含额外的C→D节点间执行顺序，而第二个流程包含额外的B→C节点间执行顺序。
本发明在检测两个流程模型间结构差异的基础上，同时能检测流程模型间的行为差异，弥补传统流程差异检测方法无法体现流程行为差异的缺陷，大大提高了实际的可用性，更能满足实际生活的需求。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (2)

1.一种基于独热编码的工厂制造流程间差异检测方法，包括以下步骤：
(1)输入两个工厂制造流程模型，将它们转换为对应的基于任务节点的流程结构树(Task-based Process Structure Tree,简称为TPST)；
(2)节点编码，即对于两个TPST中的每一个节点进行独热编码，该步骤具体还包括以下几个步骤：
(2.1)任务节点编码，即用独热编码对两个TPST中的每一个叶子节点进行编码，需要执行以下步骤；
(2.1.1)取两个TPST中的任务节点的并集；
(2.1.2)赋予并集中的每一个任务节点一个独热编码；
(2.2)网关节点编码，即对两个TPST中的每一个非叶子节点(网关节点)进行独热编码编码，需要执行以下步骤：
(2.2.1)若网关节点为顺序节点(标记为“Sequence”)或循环节点(标记为“Loop”)，按从左到右的顺序将其孩子节点的编码进行拼接就为该网关节点的编码；
(2.2.2)若网关节点为选择节点(标记为Xor”)，则将其孩子节点的编码连接在一起，且每个孩子节点的编码间的关系为或，作为该网关节点的编码；
(2.2.3)若网关节点为并行节点(标记为“And”)，则对所有孩子节点的编码进行异或操作，即编码中的每一位都进行异或计算，若孩子节点的编码长度不一致，需要在尾部填0；
(3)判断TPST中是否还有其他未处理的节点，若有，则跳至步骤(2)，否则执行步骤(4)；
(4)提取两个工厂制造流程的共同主结构，包括以下步骤：
(4.1)若TPST的根节点为“Sequence”，则选择“Sequence”的孩子节点来表示对应流程的主结构，否则就选择根节点表示对应流程的主结构；
(4.2)对两个TPST中表示主结构的节点，逐一判断来自两个TPST的一对相同类型的节点能否映射，包括以下两种情况：
(4.2.1)若该节点对为任务节点，则它们拥有相同的独热编码就可以映射；
(4.2.2)若该节点对为网关节点，则它们的编码中有一个元素是相同的，就可以映射起来；
(4.3)对于两个TPST中的映射节点，提取映射节点及其节点间的关系作为两个流程的共同主结构；
(5)两个工厂制造流程间的差异检测与展示，包括以下步骤：
(5.1)结构差异的检测与展示，两个流程中不属于共同主结构的部分即为它们之间的结构差异；
(5.2)行为差异的检测与展示，即具有相同的结构，但是行为不同的部分即为行为差异。
2.如权利要求1所述的基于独热编码的工厂制造流程间差异检测方法，其特征在于：(1)用独热编码对工厂制造流程中的任务节点进行编码，进而基于任务节点对控制流结构进行进一步的编码，从而能够通过比较节点间的独热编码找出两个工厂制造流程间的共同主结构。(2)通过找出两个TPST间网关节点编码的不同元素，可以找出基于共同主结构的行为差异。(3)在两个工厂制造流程的共同主结构之上，不仅可以展示它们之间的结构差异，还能展示行为差异。
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