CN111260204A - 业务流程设计缺陷的检测方法、可读存储介质及终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种业务流程设计缺陷的检测方法，包括：捕捉业务逻辑以及流程数据对业务活动的约束，构建系统中业务流程的WFD网模型；考虑流程数据的存储，利用数据库对系统持久层数据进行建模，基于数据库考虑业务活动执行受到的数据约束，构建系统中业务流程的WFT网模型；利用数据精炼技术对流程数据进行赋值；定义WFT的执行语义并生成可达配置图；基于一阶线性时序逻辑公式描述系统所要满足的数据需求，从业务逻辑和数据需求两个角度定义WFT网的合理性；通过在WFT网的可达图上验证网模型的合理性，判断业务流程是否存在设计缺陷。本发明解决了现有技术中系统在业务流程控制层逻辑正确的情况下，检测出引发数据层不合理的设计缺陷。

Description

业务流程设计缺陷的检测方法、可读存储介质及终端

技术领域

本发明涉及一种工作网系统数据流错误检测的技术领域，特别是涉及一种业务流程设计缺陷的检测方法、可读存储介质及终端。

背景技术

近年来，信息技术的不断发展使得系统的业务流程或工作流设计成为各个组织与企业间的重要应用技术。设计良好的系统，不仅需要具备完善的业务功能(无业务死角等)及流畅的用户体验(无崩溃或卡死等)，而且还要避免由不正确的业务数据(不一致数据、缺失数据等)而引发的有损用户利益的安全问题。因此，系统的正确性不仅需要考虑业务逻辑，还需关注业务数据的功能需求，这些需求往往体现在用户数据值的变化上。数据在业务交互过程中也享有一定的约束条件，使得符合规范的数据才能被运行，而当数据值异常时可以及时得到反馈。我们建立了可以捕捉数据的值及其动态变化的形式化网模型(WFT网)，利用这个模型模拟数据在业务流程运行过程中的变化，不仅可以更加详细的描述数据的相关性质，还扩展了广泛用于验证系统业务流程正确性的合理性这一性质，使得新的合理性可以从业务逻辑的正确和数据需求的满足这两个方面来进行系统正确性的判断，同时也是业务流程设计缺陷的检测。

以往也有针对系统业务流程设计错误检测的方法研究，包括基于Petri网的方法、基于图论的方法、基于逻辑验证的方法以及基于本体论的方法。其中一类特殊的Petri网也就是工作流网(WF网)，其合理性分析作为一种全面的分析方法得到广泛应用。但是这些研究大部分都是基于业务逻辑层次的，所检测的也是系统运行有无死锁、活锁或死变迁，并没有考虑业务流程中数据所扮演的角色，进而忽视了流程运行时因数据参与而引发的问题。而事实上，数据是业务流程运行必不可少的部分，首先业务实例需要数据才能启动，并且业务活动的执行往往受到一定的数据约束，同时活动的执行也促使数据的演化(生成与消耗等)。介于上述这些形式化方法模型并不能将数据融入到业务流程的分析中，因此一些基于原网的扩展模型相继被提出，例如带有数据的工作流网(WFD网)和颜色工作流网(CWF网)，这些网模型考虑了流程运行过程中数据的变化及其对活动的路由控制。但是在这些网模型中，数据被高度抽象成定义或未定义，无法捕捉其具体赋值，对于数据值的变化及其本身需要满足的约束条件等情况无法描述，因此基于这些网模型的正确性验证、合理性分析依然只是针对业务逻辑层面的。总之，不论是工作流网还是其现有的扩展模型，虽然它们能够用来验证系统业务逻辑设计是否正确，但它们对于由数据值变化而引起的业务异常却不可分析，已经无法完全概述系统对于业务数据的功能需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供本发明的一种业务流程设计缺陷的检测方法、可读存储介质及终端，用于解决现有技术中业务流程数据的值被篡改或不当操作而引起的系统数据需求不被满足的异常情况。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种业务流程设计缺陷的检测方法，包括以下步骤：根据待测系统的业务流程，以及业务逻辑、流程数据及所述流程数据对业务活动的控制约束，构建成所述待测系统的WFD网；根据所述流程数据与数据库间的交互，在所述WFD网基础上构建所述待测系统的WFT网；根据所述WFT网的结构特征，以及所述数据库对所述流程数据的数据约束，利用数据精炼方法对所述待测系统的流程数据赋以具体值；根据数据精炼技术，将所述业务活动的使能条件和发生规则转换为所述WFT网的执行语义，生成可达配置图；根据所述WFT网，采用线性时序逻辑方法构建所述WFT网的合理性分析方法，判定所述WFT网的合理性，获得所述待测系统的合理性判定结果。

于本发明的一实施例中，所述采用线性时序逻辑方法构建所述WFT网的合理性分析方法包括采用一阶线性时序逻辑的方法分别从控制流和数据流构建所述WFT网的合理性分析方法。

于本发明的一实施例中，所述构建待测系统的WFT网的方法包括：构建8元组的工作流网

其中，(P,T,F)为Petri网；

为有限的数据元素的集合；

为关系数据库，其中R₁,…,R_n分别表示单个数据模式；

为对所述数据元素集合

中元素的操作集合，其中；

为对所述数据库

的数据操作的集合；其中，Sel:

表示变迁上检索数据库的标签函数；Ins:

表示变迁上插入数据到数据库中的标签函数；Del:

表示变迁上从数据库中删除元组的标签函数；Upd:

表示变迁上更改数据库中元组的标签函数；G:

表示变迁上的守卫函数，其中

表示守卫函数的集合，其内每个守卫函数是基于谓词集Π＝{π₁,…,π_n}上一个谓词表达式。

于本发明的一实施例中，所述流程数据的赋值精炼，包括：对所述WFT网N中的流程数据d，其值域为B_d，d在状态c下的赋值集合为V_d，计算所述数据库中与d相关的数据表的集合

以及所述谓词集中与d相关的谓词的集合Π_d，并对所述

和Π_d进行判定，包括：若

和Π_d都为空，那么从B_d中任选d₀添加到V_d；若

不为空且Π_d为空，则先将状态c下d在

的每个表中的所有值添加到V_d，再从B_d\V_d中任选d₀添加到V_d；若Π_d不为空且

为空，则对Π_d中的每个谓词π_i进行判定，包括：若V_d中的所有元素都不能使得π_i为真，则从B_d中选择一个能使得π_i为真的元素d_i，然后将d_i添加到V_d；若V_d中的所有元素都不能使得π_i为假，则从B_d中选择一个能使得π_i为假的元素d′_i，然后将d′_i添加到V_d；否则输出V_d。

于本发明的一实施例中，所述可达配置图的生成，包括：对所述WFT网N，给定起始配置c₀，将c₀作为可达配置图的根节点，并标记为新；对除所述根节点以外是否存在标记为“新”的其他节点进行检测，根据检测结果执行第一生成操作；其中，所述第一生成操作包括：若其他节点中均不包含标记为“新”的节点，则所述可达配置图生成结束，输出N的可达配置图RG(N)；若存在标记为“新”的节点，任意选择一个“新”的节点，记为配置c，并在所述配置c下根据变迁的状态执行第二生成操作；其中，所述第二生成操作包括：若在配置c下，不存在任何变迁有发生权，则将c标记为“终止”节点，并继续对除所述根节点以外的其他节点进行检测，以及根据检测结果执行所述第一生成操作；若在配置c下，变迁t₁,…,t_n(n≥1)有发生权，对每个变迁t_i(1≤i≤n)进行第三生成操作；其中，所述第三生成操作包括：根据发生规则计算发生t_i后生成的新配置c₁,…,c_m(m≥1)，对每个新配置c_i(1≤i≤m)，判断t_i未发生前的配置图中是否已经存在该c_i；若存在，那么将原本指向c_i的箭头指向这个与c_i相同的配置；若不存在，那么将c_i记录到配置图中，且生成一个箭头从c指向c_i，在箭头上添加标签t，并将c_i标记为“新”；去掉配置c的“新”标记，并继续对除所述根节点以外的其他节点进行检测，以及根据检测结果执行所述第一生成操作。

于本发明的一实施例中，所述控制流正确性的判断方法，包括：在所述WFT网N的可达配置图RG(N)中，将连接所述根节点c₀到单个所述终止节点c_f的一条配置序列为N的一条执行路径，记为ρ:c₀c₁…c_f，且将路径ρ中所有触发变迁构成的集合记为T_ρ，令T为N的变迁集合；在默认循环只执行一次的情况下，基于RG(N)计算N所有可能的执行路径，依次记为ρ₁,…,ρ_n，其中ρ_i:c_i0c_i1…c_if(1≤i≤n)，对每个ρ_i中的终止节点c_if进行判断，包括：若配置c_if中的标识为含有N中的非终止库所含有托肯，也就是c_if不是N的终止配置，则设定N的控制流为不合理；若配置c_if中的标识为有且仅有N中的终止库所含有托肯，也就是c_if为N的终止配置，则记录

将所有

的并集与T进行比较；若两者相等，则设定N的控制流为合理；若两者不等，则设定N的控制流为不合理。

于本发明的一实施例中，所述数据流正确性的判定方法，包括：所述WFT网N需要满足的数据需求为集合Λ＝(λ₁,…,λ_m)，其中λ_j为一阶线性时序逻辑公式；所述WFT网N的执行路径包括ρ₁,…,ρ_n，对每个ρ_i:

以及λ_j:

按照如下步骤检测ρ_i是否满足λ_j：初始化与λ_j关联的流程数据元素构成的集合

对每个

基于N的可达配置图RG(N)计算d_jk的赋值集

则得到公式λ_j中全局变量

的赋值集合，记为

对每个

当

赋值v_j时，对路径ρ_i执行第一判定操作，用于判定所述路径ρ_i是否满足λ_j；其中，所述第一判定操作包括：λ_j:

用迭代的方法可以逐层分解为

其中

分别为F(eventually)，G(always)，U(until)，X(next)这四种时序操作中的一种，

分别为基于N中的数据库的命题；若k≥1，则根据

的时序操作类型验证N在

赋值v_j时是否满足

包括：若

为F操作，即

判断

在配置

是否为真；若为真，则设定N满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若不为真，则设定N不满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若

为X操作，即

对

判断

在配置c_i,u+1是否为真；若为真，则设定N满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若不为真，则设定N不满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若

为G操作，即

判断

在配置

是否总是为真；若总是为真，则设定N满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若并不是总为真，则设定N不满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若

为U操作，即

判断是否存在

使得

在配置

总是为真而在配置c_iu不为真，并且

在配置c_iu不为真；若存在这样的c_iu，则设定N满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若这样的c_iu不存在，则设定N不满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；令k＝k-1，继续执行所述第一判定操作，直至k<1。

另外，本发明还提供一种终端，包括处理器及存储器，所述存储器用于存储程序指令，所述处理器用于执行所述存储器存储的程序，以使所述终端执行如上所述业务流程设计缺陷的检测方法中的步骤。

以及，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述业务流程设计缺陷的检测方法中的步骤。

如上所述，本发明的一种业务流程设计缺陷的检测方法、可读存储介质及终端，具有以下有益效果：

通过对待测系统构建带数据表操作的工作流网模型，即WFT网，可实现系统业务流程中的流程数据与底层数据库进行交互操作，以及基于数据库延伸定义业务活动受到的数据约束；并且，基于利用精炼技术构建所述系统新的发生规则并生成新的带有数据状态的配置图，实现了用工作流网标识和相关的数据及数据表的状态来刻画不同精炼值下的数据在所述工作流网中运行时的状态；同时，将系统需要满足的数据需求表达成一阶线性时序逻辑公式，构建了系统的合理性判定方法，实现了从业务流程的控制流和数据流两方面对系统流程合理性的判定，能够较详细地对系统业务流程的设计错误类别进行归类和检测，将本发明实施例应用在复杂的系统中，减少错误检查的人工成本和时间成本。

附图说明

图1显示为本发明提供的业务流程设计缺陷的检测方法于一实施例中的主要思想示意图。

图2显示为本发明提供的业务流程设计缺陷的检测方法于一实施例中的流程示意图。

图3显示为本发明实施例车辆出入证申请工作流系统图。

图4显示为本发明实施例车辆出入证申请系统的WFT网模型图。

图5显示为本发明实施例车辆出入证申请系统的WFT网可达配置图。

元件标号说明

S201～S205 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供的所述业务流程设计缺陷的检测方法，通过对待测系统进行工作流网建模及对所述工作流网合理性分析，并且基于系统的流程数据和持久层数据将业务流程运行过程中业务活动执行受到的数据约束条件考虑到系统模型中以及对所述系统模型的合理性定义中，从而对系统中业务活动的运行和数据的特征属性进行刻画和分析，以此来判断所述待测系统的业务流程是否存在设计错误。

参阅图1，为所述业务流程设计缺陷的检测方法主要思想，包括：将所述待测系统和所述待测系统的业务数据的功能需求采用形式化方法作构建为WFD网模型，在所述待测系统的WFD网模型基础上增加了流程数据与数据库的交互访问操作，并基于数据库延伸定义所述WFD网模型中的业务活动受到的数据约束；将得到的业务逻辑层、流程数据层、持久数据层以及数据约束进行融合后得到WFT网模型；基于所述WFT网模型生成可达配置图，将所述待测系统需要满足的业务数据的功能需求转化成对应的一阶线性时序逻辑公式，分别从控制层和数据层构建合理性分析方法，基于所述合理性分析方法对所述待测系统级进行合理性判定，得到系统是否正确的判断结果。

本发明提供的所述业务流程设计缺陷的检测方法，通过在设计阶段检测系统是否存在控制层和/或数据层的漏洞，从而保证检测后的系统能同时满足逻辑正确和数据正确性的要求。例如，在设计阶段检测系统的输入数据是否缺少数据数值的验证环节，如是则会导致系统数据无法满足要求。

请参阅图2，本发明提供一种检测业务流程设计缺陷的方法的流程示意图，包括如下步骤：

S201，根据所述待测系统的业务流程，获取业务逻辑、流程数据及所述业务逻辑与流程数据分别对业务活动的控制约束，构建与所述待测系统对应的WFD网模型。

需要说明的是，所述待测系统为需要进行检测的系统；所述待测系统中的流程数据包含了数据约束。以待检测的报销系统为例，对于报销流程中的审批环节，只有部分员工才具有审批权限，因此，在此流程中具有审批权的人员总数就是一种数据约束。

根据现有的系统模型构建方法，建立所述待测系统的数据工作流网，即WFD网，用于反映所述待测系统中业务流程的流向。

具体的，所述系统模型构建方法包括Petri网。需要说明的是，一个Petri网O＝(P,T,F)由三种元素构成：一个有限的库所集合P，一个有限的变迁集合T(

即P和T的交集为空)和一个流关系集合

令x∈P∪T，则节点x的前集和后集可以分别表示为

和x·＝{y∈P∪T|(x,y)∈F}。如果一个库所p∈P满足

则称该p为初始库所；同理，如果p满足

则称该p为终止库所。我们在库所中添加黑色圆点来描述流程运行所达的阶段状态，并称这样的黑色圆点为托肯。一个Petri网在某一时刻的运行状态，称为一个标识；所述标识表示网中所有库所的托肯分布，且是一个由当前状态下包含托肯的库所构成的多重集，可形式化为一个映射M:

其中，M为所述标识，

为非负整数集。例如，M＝[3p₁+2p₃]表示当前标识下只有库所p₁中有3个托肯，库所p₃中有2个托肯，且其余库所中都不含托肯。所述标识可以进行数学中的加、减和比较操作。例如，对如上所述M＝[3p₁+2p₃]中的所述标识M的操作包括：M≤[4p₁+5p₃]≤[4p₁+p₂+5p₃]或M+[p₁+3p₃]＝[4p₁+5p₃]。

如果对一个变迁t∈T，在标识M下t的每个前集库所都至少含有一个托肯，即M≥·t，则称t在标识M可以使能，表示为M[t＞。变迁t发生之后将生成了一个新的标识M′，则有M′＝M-·t+t·，这一过程可以被表示为M[t>M′。若标识M在经过一个变迁序列发生后生成了新的标识M″，则这一过程可以被表示为M[*>M″，我们称M″由M可达，表示为M″∈R(M)。

在数学中，一个集合A的幂集2^A由A的所有子集构成。例如，如果A＝{a,b}，那么集合

令A，B为两个集合，则

A→B表示一个从集合A映射到集合B的映射函数

简称为映射

令Π是一个谓词集合，其中的每一个谓词都代表一个表示数据约束的命题，取值是布尔类型，即True或者False。Π中的谓词与关系联接词(即∧(“与”)、∨(“或”)、

(“非”))构成守卫函数。

于本实施中，基于所述Petri网技术构建所述数据工作流网，即WFD网。所述WFD网为一个8元组的数据工作流网

其中，(P,T,F)是一个Petri网；

是一个有限的数据元素的集合；rd:

表示变迁上读数据的第一标签函数，wt:

表示变迁上写数据的第二标签函数，dt:

表示变迁上删除数据的第三标签函数；grd:

表示变迁上的守卫函数；其中，

为守卫函数集合，所述守卫函数集合内的每个守卫函数是基于所述谓词集合Π＝{π₁,…,π_n}上一个谓词表达式。

S202，根据所述待测系统中的流程数据与数据库间的数据交互，在已有的所述WFD网的基础上构建所述待测系统的WFT网模型。

其中，所述数据库为关系数据库，即采用关系数据库对所述流程数据进行存储，形成所述待测系统的数据库。

所述关系数据库采用数据模式和数据表进行表达，以方便所述关系数据库的形式化表达。所述数据模式采用一3元组表示，即：

R＝(U,V,DOM)

其中，R表示一个数据模式，U是一个有限的属性集合，且存在一个唯一的特殊属性I∈U称为标识属性；V表示U中属性的值域集合；DOM:U→V为属性到值域的映射。

令R′＝(U′,V′,DOM′)是所述数据模式的一个实例，其中U′＝{u₁,…,u_l}，V′＝{V₁,…,V_n}，u₁表示所述属性集合中的的单个标识属性，所述V₁表示所述值域中的单个属性值。属性u₁，…，u_l的值域构成的笛卡尔积的一个元素为一个元组，表示为r。r[u_i]表示元组r中属性u_i的值。

因此，数据模式这样的一个实例可以视为一个行和列分别对应元组和属性的二维表，可以表示为R′(u₁,…,u_l)，其中u₁为标识属性，表R′中的任意两个元组的标识属性u₁对应的值都不能相等。所述关系数据库通过形式化方法可以转化成有限的数据表。对所述数据表的数据操作类型有四种，分别为：检索、插入、更新和删除。

基于所述WFD网构建与所述数据库交互的工作流网模型，即构建所述WFT网，为一个8元组的带数据表操作的工作流网

其中，(P,T,F)是一个Petri网；

是一个有限的数据元素的集合；

表示一个关系数据库，其中R₁,…,R_n分别表示单个数据模式，即为n个数据表；

表示对所述数据元素集合

中元素的三种数据元素操作，即所述WFD网中的三种标签函数；

表示对所述关系数据库

的数据操作的集合；其中，Sel:

表示变迁上检索数据库的标签函数，用于检索表中的元组和属性；Ins:

表示变迁上插入数据到数据库中的标签函数，用于将新的元组添加到表中；Del:

表示变迁上从数据库中删除元组的标签函数，值得注意的是删除操作从表中删除的是元组并不是某个属性的值；Upd:

表示变迁上更改数据库中元组的标签函数，用于更改元组中的属性值；G:

表示变迁上的守卫函数，其中

表示守卫函数的集合，其内每个守卫函数是基于谓词集Π＝{π₁,…,π_n}上一个谓词表达式。

S203，根据生成的所述WFT网的结构特征，以及所述数据库对所述流程数据的数据约束，利用数据精炼技术对流程数据赋值。

其中，所述数据精炼技术为一种形式化方法，可以将处于被定义状态但不赋予具体值的抽象数据用与之行为对应的具体数据值来替代。

具体的，采用所述数据精炼技术对所述流程数据赋值包括：

(21)对所述WFT网N中流程数据d，其值域为B_d，d在状态e下的赋值集合为V_d(初始化为空)，计算所述数据库中与d相关的数据表的集合

以及所述谓词集合中与d相关的谓词的集合Π_d，并对所述

和Π_d进行判定，包括：

(22)若

和Π_d都为空，那么从B_d中任选d₀添加到V_d，其中所述d₀为B_d中的任意值；

(23)若

或Π_d不为空，继续以下(231～232)步骤；

(231)若

不为空，先将所述状态c下d在

的每个表中的所有值添加到V_d，再从B_d\V_d中任选d₀添加到V_d；

(232)若Π_d不为空，对Π_d中的每个谓词π_i，继续以下(2321～2322)步骤；

(2321)若V_d中的所有元素都不能使得π_i为真，则从B_d中选择一个能使得π_i为真的元素d_i，然后将d_i添加到V_d；

(2322)若V_d中的所有元素都不能使得π_i为假，则从B_d中选择一个能使得π_i为假的元素d_i′，然后将d_i′添加到V_d；

(24)输出V_d。

由于WFT网为概念模型，与WFD网模型类似，其流程数据元素依然是高度抽象的，所述流程数据元素只分为定义的和未定义的两种，无法捕捉数据元素的具体值；但是WFT网的运行路径是根据数据元素的值而决定的，因此，本发明采用数据精炼技术对所述流程数据元素进行赋值，从而实现对所述流程数据元素的数值的进一步细化。

进一步的，为适配所述待测系统业务流程所有的运行的情况，根据当前数据库的实时状态以及与该数据元素相关的谓词来对所述流程数据元素进行赋值。

在具体实现时，所述流程数据元素的赋值必须基于所述数据库在当前状态下是否存储有数据，以及要保证每个与之相关的谓词都可以赋值为真或假。

S204，利用所述数据精炼技术，将所述活动的使能条件和发生规则转换为所述WFT网的执行语义，生成可达配置图；所述可达配置图覆盖WFT网所有可能的运行状态。

具体的，所述可达配置图的生成方法，包括：

(31)对所述工作流网N，将给定起始配置c₀，将c₀作为可达配置图的根节点，并标记为新；

(32)对除所述根节点以外是否存在标记为“新”的其他节点进行检测，根据检测结果执行第一生成操作，即步骤(321～322)；

所述第一生成操作包括：

(321)若存在其他标记为“新”的节点，任意选择一个“新”的节点，记为配置c，并在所述配置c下根据变迁的状态执行第二生成操作，即步骤(3211～3212)；

(322)若不存在，则生成结束，输出所述工作流网N的可达配置图RG(N)；

所述第二操作包括：

(3211)若在配置c下，不存在任何变迁有发生权，则将c标记为“终止”节点，并返回步骤(32)；

(3212)若在配置c下，变迁t₁,…,t_n(n≥1)有发生权，对每个变迁t_i(1≤i≤n)进行第三生成操作，即步骤(3212a～3212b)；

所述第三生成操作包括：

(3212a)根据发生规则计算发生t_i后生成的新配置c₁,…,c_s(s≥1)，对每个新配置c_i(1≤i≤s)，判断t_i未发生前的配置图中是否已经存在该c_i；

若存在，那么将原本指向c_i的箭头指向这个与c_i相同的配置；

若不存在，那么将c_i记录到配置图中，且生成一个箭头从c指向c_i，在箭头上添加标签t，并将c_i标记为“新”；

(3212b)去掉配置c的“新”标记，返回步骤(32)。

于本实施例中，对于所述工作流网N，令c＝(m,θ,ω,σ)为所述工作流网N的一个配置，即所述工作流网N的一个状态。其中，m是所述工作流网N的一个标识，代表所述工作流网N的库所中托肯的分布；θ:

表示所述流程数据元素集中每个元素d的状态，对于每个所述流程数据元素

有两种状态，即T(已定义)，⊥(未定义)；ω:

表示所述数据库中每个所述关系表R的状态，即

(已定义)，⊥(未定义)；σ:Π→{true,false,⊥}表示所述谓词集中每个谓词π的状态，，即true(值为真)，false(值为假)和⊥(未定义)。另外，η:

表示每个所述守卫函数可能有三种状态，即true(值为真)，false(值为假)和⊥(未定义)。

构建所述工作流网N的变迁使能条件和发生规则。其中，所述变迁使能条件，即：

对于一个配置c和当前的变迁t∈T，t在c下有发生权当且仅当以下条件：

(1)c中的标识m满足m[t＞；

(2)每个被t读的数据元素、每个与t相关的数据表都必须被定义；

(3)t上的守卫函数的值为真。变迁t被触发后将产生新的配置。

其中，所述新配置的产生规则，即：对于配置c＝(m,θ,ω,σ)和当前的变迁t∈T，如果t被触发且产生了一个配置集合C′，那么新的C′依据以下产生规则生成：

(1)m的变化：m[t＞m′，即配置中的标识由m转变为新的标识m′；

(2)流程数据元素d的值的变化，即由θ(d)转变为θ′(d)，包括：

(2a)如果d被t删除，则θ′(d)＝⊥；

(2b)如果d被t写，则d将被赋予一个精炼值，即

则θ′(d)＝d；所述一个精炼值即由所述精炼方法获得的一个具体值，例如数据d，通过所述步骤S203中的所述精炼方法获取一具体值，该具体值即所述精炼值。

(2c)如果d最多只被t读，则θ′(d)＝θ(d)。

(3)数据表的状态ω(R′)的变化，包括：

(3a)如果t仅在R′中检索数据，则ω′(R′)＝ω(R′)；

(3b)如果t往R′中插入元组，那么令这些元组构成的集合表示为ins(R′)，则ω′(R′)＝ω(R′)∪ins(R′)；；

(3c)如果t将R′中部分元组删除，那么令被删除的元组构成的集合表示为del(R′)，则ω′(R′)＝ω(R′)\del(R′)；

(3d)如果t对R′中的部分元组进行了更改，且将更改前与更改后的这些元组构成的集合分别表示为upd(R′)和upd(R′)′，则ω′(R′)＝ω(R′)\upd(R′)∪upd(R′)′。

(4)谓词的值σ′(π)的变化，包括：

(4a)如果与π相关的某个数据元素被t删除后并未再写，则σ′(π)＝⊥；

(4b)如果与π相关的每个数据元素和数据表在t发生后都被定义，则σ′(π)＝true或者fasle；

(4c)如果每个与π相关的数据元素最多只被t读，且每个与π相关的数据表最多只被t检索，则σ′(π)＝σ(π)。

令c和c′是所述工作流网N的两个配置，C和C′是所述工作流网N的两个配置集合，设置所述工作流网N的可达性如下：

如果当且仅当存在一个t∈T，使得c[t>C，则称从c到C存在一个“必然-步”，用c→_must C表示；

如果c→_must C且c′∈C，则称从c到c′存在一个“可能-步”，用c→_may c′表示；

如果存在一个配置序列为c0,c₁,…,c_n使得c_i→_may c_i+1，其中0≤i<n，c₀＝c，c_n＝c′，则称从c到c′存在一条“可能-路径”，即从c到c′是可能可达的，用

c′表示；

如果C₀＝{c}，C_n＝C，且

则称从c到c′存在一条“必然-混合-路径”，即从c到c′是必然可达的，用

C表示。

因此，利用所述数据精炼方法，通过设定变迁使能条件和发生规则，生成WFT网的可达配置图，可以描述不同的流程数据的值在工作流网运行时的状态。

S205，根据生成的所述WFT网，采用线性时序逻辑方法构建所述WFT网的合理性分析方法，并对所述WFT网进行合理性判定，获取合理性判定结果。

其中，所述合理性分析包括对所述WFT网的控制流和数据流的合理性分析；所诉合理性判定结果包括控制流和数据流的合理性判定结果，从而检测系统在业务流程中的设计缺陷。

进一步的，所述业务流程设计缺陷包括针对系统业务流程规定需要满足的数据需求，在基于数据精炼考虑所生成的WFT网模型所有可能运行路径的情况下，如果存在某些路径，到达不了最终状态或者不满足所有的数据需求，则说明系统业务流程的设计存在缺陷。

进一步的，将所述系统业务数据的功能需求转换为一阶线性时序逻辑公式，并从控制流和数据流两个方面定义所述WFT网的合理性。

需要说明的是，一阶线性时序逻辑公式，即LTL-FO公式，是基于线性时序逻辑公式(即LTL公式)的扩展，通过将基于数据库表上的无量词一阶语句添加到LTL公式得到LTL-FO公式。对于所述工作流网N，一个基于数据库

的FO公式是一个无量词一阶语句；具体的，一个基于

上的LTL-FO公式可以表达为

其中：

是一个基于原子命题集Ψ上的一个LTL公式；f是从Ψ到基于

的FO公式的一个映射；将

中的每个命题q∈Ψ替换成f(q)，可得到

是出现在

中的全局变量的集合。将系统业务数据需要满足的功能需求表达成LTL-FO公式集Λ＝{λ₁,…,λ_n}，其中λ_i:

此即为该系统对应的所述WFT网需要满足的数据需求。

于本实施例中，对于所述工作流网N，RG(N)为可达配置图，其中c₀是给定的初始配置，C_f是N的所有终止配置的一个集合，

表示从c₀可达的配置集，如果下面两个条件都能被满足，则称所述工作流网N是合理的：

(1)N在控制层是合理的，当且仅当：

(a)

(b)

(c)

(2)N在数据层是合理的，当且仅当N满足的数据需求，即

于本实施例中，所述控制流合理性的判定方法，包括：

(41)在一个WFT网N的可达配置图RG(N)中，称连接根节点c₀到某个终止节点c_f的一条配置序列为N的一条执行路径，记为ρ:c₀c₁…c_f，且将路径ρ中所有触发变迁构成的集合记为T_ρ，令T为N的变迁集合；

(42)在默认循环只执行一次的情况下，基于RG(N)计算N所有可能的执行路径，依次记为ρ₁,…,ρ_n，其中ρ_i:c_i0c_i1…c_if(1≤i≤n)，对每个ρ_i中的终止节点c_if进行判断；

(421)若配置c_if中的标识为有且仅有N中的终止库所含有托肯，也就是c_if为N的终止配置，则记录

(422)若配置c_if中的标识为含有N中的非终止库所含有托肯，也就是c_if不是N的终止配置，跳到步骤(44)；

(43)计算所有

的并集是否等于T；

(431)若两者相等，则执行步骤(45)；

(432)若两者不等，则执行步骤(44)；

(44)判定N的控制流是不合理的；

(45)判定N的控制流是合理的。

于本实施例中，所述数据流合理性的判定方法包括：

(51)WFT网N需要满足的数据需求为集合Λ＝(λ₁,…,λ_m)，其中λ_j为一阶时序逻辑公式，WFT网N的执行路径包括ρ₁,…,ρ_n，对每个ρ_i:

以及λ_j:

按照以下步骤检测ρ_i是否满足λ_j；

(52)初始化与λ_j关联的流程数据元素构成的集合

对每个

基于N的可达配置图RG(N)计算d_jk的赋值集

则得到公式λ_j中全局变量

的赋值集合，记为

对每个

当

赋值v_j时，对路径ρ_i执行第一判定操作，用于判定所述路径ρ_i是否满足λ_j；

其中，所述第一判定操作包括步骤(521～523)，即：

(521)λ_j:

用迭代的方法可以逐层分解为

其中

分别为F(eventually)，G(always)，U(until)，X(next)这四种时序操作中的一种，

分别为基于N中的数据库的命题；

(522)若k≥1，按照步骤(5221～5224)验证N在

赋值v_j时是否满足

(5221)若

为F操作，即

判断

在配置

是否为真；若为真，则跳到步骤(523)；若不为真，则跳到步骤(54)；

(5222)若

为X操作，即

对

判断

在配置c_i,u+1是否为真；若为真，则跳到步骤(523)；若不为真，则跳到步骤(54)；

(5223)若

为G操作，即

判断

在配置

是否总是为真；若总是为真，则跳到步骤(523)；若并不是总为真，则跳到步骤(54)；

(5224)若

为U操作，即

判断是否存在

使得

在配置

总是为真而在配置c_iu不为真，并且

在配置c_iu不为真；若存在这样的c_iu，则跳到步骤(523)；若这样的c_iu不存在，则跳到步骤(54)；

(523)令k＝k-1，继续执行所述第一判定操作直至k<1；

(53)输出结果：N满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；即N的数据流合理；

(54)输出结果：N不满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)，即N的数据流不合理。

根据以上的判定算法，若WFT网N的控制流和数据流都是合理的，那么这个网对应的系统是完全合理的，系统业务流程的设计没有流程和数据上的错误。

示例性的，请参阅图3，为本发明中采用形式化方法描述了一个企业单位车辆出入证的申请流程。用户必须先在系统成功注册，才能申请办理车辆出入证。另外，用户登录系统后根据当前是否已经注册过车辆出入证与否的信息被引导进行注册或者修改相关信息。在初步注册信息审核通过后需要用户进一步提交文件资料，若提交的文件正确，则最终申请成功，否则需要重新提交。

请参阅图4，为根据本发明提供的所述业务流程设计缺陷的检测方法，以出入证申请系统作为待测系统，构建所述出入证申请系统的WFT网。如图4所示，图中包括所述WFT网模型的基本业务逻辑、数据元素操作、数据表操作以及活动上的守卫函数，包括：初始库所“开始”，终止库所“结束”，库所p₁～p₉；变迁t₁～t₁₇；数据元素集

分别代表了用户名、车牌号和文件三种数据，其中id和lpn的值域设为正整数，而pht的值域为{true,false}；数据库包含一张数据表‘用户(id，lpn)’，可简写为<用户>；数据操作包括“读”、“写”、“删”；数据表操作包括“检索”、“插入”、“更新”、“删除”；谓词集Π＝{π₁:数据id是否已经存在于数据库中；π₂:用户id是否已经注册过车牌信息lpn；π₃:数据lpn是否已经存在于数据库中；π₄:数据pht是否正确}。这四个谓词与连接符组成变迁上的守卫函数，用来控制变迁的发生。

请参阅图5，为基于本发明生成的所述出入证申请系统WFT网对应的可达配置图，可达配置图中的每一个配置节点表示系统运行到某一时刻的状态。箭头表示状态间通过某个变迁t进行转换。例如，给定初始配置c₀＝([start],{θ(id)＝⊥,θ(lpn)＝⊥,θ(pht)＝⊥},{User＝{(id₁,lpn₁),(id₂,null)}},{σ(π₁)＝⊥,σ(π₂)＝⊥,σ(π₃)＝⊥,σ(π₄)＝⊥})。为了便于表达，简化为c₀＝([start],{⊥,⊥,⊥},{(id₁,lpn₁),(id₂,null)},{⊥,⊥,⊥,⊥})，表示初始时，任何数据都未被写入，数据表含有两个元组(id₁,lpn₁)和(id₂,null)，谓词也处于未定义状态。运行到某一时刻，例如c₈＝([p₅],{id₃,⊥,⊥},{(id₁,lpn₁),(id₂,null),(id₃,null)},{false,true,⊥,⊥})，表示此刻，数据元素id的精炼值id₃作为标识属性的值被写入系统数据库表<用户>，且由于谓词π₁和π₂与数据元素id相关，因此谓词π₁和π₂的值是可判断真与假的。c₇，c₁₀，c₁₂，c₃₃，c₃₅，c₃₆，c₃₈，c₄₈，c₅₀为所述出入证申请系统WFT网的终止配置，即在这些配置状态下没有活动可以发生，对应路径的流程运行结束。

该系统规定，每个车牌号最多只能被一个用户注册并使用，用一阶线性时序逻辑公式可表达成：

于本实施例中，基于所述出入证申请系统WFT网生成的可达配置图上，对于从初始配置到每个终止配置的每条可达路径，根据终止配置中库所托肯的当前分布，由此判断控制流是否合理，即如果存在某一路径，基于系统的业务流程无法到达该路径对应的终止配置状态时，则所述控制流不合理；并且，检测所述每条可达路径中的每个配置节点是否满足如上所述一阶线性时序逻辑公式，由此判断数据流是否合理。

根据所述合理性分析方法对所述出入证申请系统WFT的控制流合理性和数据合理性进行分析，得到如下结论：

首先，根据控制流能否完全终止的判定，我们可以得到

1)

即WFT网中没有死变迁；

2)所有终止配置的库所有且仅有终止库所含有标识；

3)可达图中除终止配置外的节点最终都能到达终止状态。

因此，可以判定该系统的控制流是合理的。

其次，对数据流进行判断，在给定的初始配置下，如果用户可以执行到变迁t₉并输入一个已经存在于当前数据库中的车牌号信息并完成资料提交审核，那么一定会出现违背数据需求的运行结果发生。例如，在所述出入证申请系统WFT网的可达图中，从初始配置c₀到终止配置c₄₈的可达路径用c₀ c₁ c₄ c₈ c₁₃ c₁₉ c₂₆ c₃₁ c₃₇ c₄₀ c₄₃ c₄₆ c₄₈表示；当用户id₃(图中未标识)先尝试注册车牌号lpn₂，由于当前数据库中并没有其他用户注册使用lpn₂，所以用户id₃可以成功注册lpn₂，此时数据库的状态为User＝{(id₁,lpn₁),(id₂,null),(id₃,lpn₂)}，在通过资料审核以后，用户id₃并没有退出该系统，而是选择继续修改车牌号信息，并将原来的车牌号信息lpn₂更改为lpn₁，此时数据库的状态为User＝{(id₁,lpn₁),(id₂,null),(id₃,lpn₁)}，过后用户id₃成功完成资料审核并退出该系统。这种运行情况出现了车牌号lpn₁被两个不同的用户同时注册并使用，显然不满足系统规定的数据需求。因此，由判定结果可知，所述系统的数据流设计是不合理的。

综上所述，该系统是不合理的，其业务流程设计存在缺陷，活动“修改车牌号”缺少对输入的车牌号到数据库中进行唯一性核查的环节。

应用本发明实施例产生的有益效果如下：

(1)可以判定该系统的业务流程设计并不满足规定的数据需求，即在运行过程中某些数据出现异常时系统没有进行识别和处理，该系统是存在数据错误的。

(2)提出了系统业务流程正确性的分析模型，即带数据表操作的工作流网(WFT网)，能够捕捉流程数据的具体值，以实现更加详细的描述数据问题。

(3)采用数据精炼技术，构建了相应的可达配置图，为正确性的分析提供了方法基础。

(4)提出了从控制流和数据流两个角度综合定义的合理性作为分析系统业务流程正确性的判定性质依据。能够较详细的对系统业务流程的设计错误类别进行归类和检测，将本发明实施例应用在复杂的系统中，减少错误检查的人工成本和时间成本。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种业务流程设计缺陷的检测方法，其特征在于，所述业务流程设计缺陷的检验方法包括以下步骤：

根据待测系统的业务流程，以及业务逻辑、流程数据及所述流程数据对业务活动的控制约束，构建成所述待测系统的WFD网；

根据所述流程数据与数据库间的交互，在所述WFD网基础上构建所述待测系统的WFT网；

根据所述WFT网的结构特征，以及所述数据库对所述流程数据的数据约束，利用数据精炼方法对所述待测系统的流程数据赋以具体值；

根据数据精炼技术，将所述业务活动的使能条件和发生规则转换为所述WFT网的执行语义，生成可达配置图；

根据所述WFT网，采用线性时序逻辑方法构建所述WFT网的合理性分析方法，判定所述WFT网的合理性，获得所述待测系统的合理性判定结果。

2.根据权利要求1所述的业务流程设计缺陷的检测方法，其特征在于，所述采用线性时序逻辑方法构建所述WFT网的合理性分析方法包括采用一阶线性时序逻辑的方法分别从控制流和数据流构建所述WFT网的合理性分析方法。

3.根据权利要求2所述的业务流程设计缺陷的检测方法，其特征在于，所述构建待测系统的WFT网的方法包括：

构建8元组的工作流网

其中，(P,T,F)为Petri网；

为有限的数据元素的集合；

为关系数据库，其中R₁,…,R_n分别表示单个数据模式；

为对所述数据元素集合

中元素的操作集合，其中；

为对所述数据库

的数据操作的集合；其中，Sel:

表示变迁上检索数据库的标签函数；Ins:

表示变迁上插入数据到数据库中的标签函数；Del:

表示变迁上从数据库中删除元组的标签函数；Upd:

表示变迁上更改数据库中元组的标签函数；

G:

表示变迁上的守卫函数，其中

表示守卫函数的集合，其内每个守卫函数是基于谓词集Π＝{π₁,…,π_n}上一个谓词表达式。

4.根据权利要求3所述的业务流程设计缺陷的检测方法，其特征在于，所述流程数据的赋值精炼，包括：

对所述WFT网N中的流程数据d，其值域为B_d，d在状态c下的赋值集合为V_d，计算所述数据库中与d相关的数据表的集合

以及所述谓词集中与d相关的谓词的集合Π_d，并对所述

和Π_d进行判定，包括：

若

和Π_d都为空，那么从B_d中任选d₀添加到V_d；

若

不为空且Π_d为空，则先将状态c下d在

的每个表中的所有值添加到V_d，再从B_d\V_d中任选d₀添加到V_d；

若Π_d不为空且

为空，则对Π_d中的每个谓词π_i进行判定，包括：

若V_d中的所有元素都不能使得π_i为真，则从B_d中选择一个能使得π_i为真的元素d_i，然后将d_i添加到V_d；

若V_d中的所有元素都不能使得π_i为假，则从B_d中选择一个能使得π_i为假的元素d′_i，然后将d′_i添加到V_d；

否则输出V_d。

5.根据权利要求3所述的业务流程设计缺陷的检测方法，其特征在于，所述WFT网的所述可达配置图的生成，包括：

对所述WFT网N，给定起始配置c₀，将c₀作为可达配置图的根节点，并标记为新；

对除所述根节点以外是否存在标记为“新”的其他节点进行检测，根据检测结果执行第一生成操作；

其中，所述第一生成操作包括：

若其他节点中均不包含标记为“新”的节点，则所述可达配置图生成结束，输出N的可达配置图RG(N)；

若存在标记为“新”的节点，任意选择一个“新”的节点，记为配置c，并在所述配置c下根据变迁的状态执行第二生成操作；

其中，所述第二生成操作包括：

若在配置c下，不存在任何变迁有发生权，则将c标记为“终止”节点，并继续对除所述根节点以外的其他节点进行检测，以及根据检测结果执行所述第一生成操作；

若在配置c下，变迁t₁,…,t_n(n≥1)有发生权，对每个变迁t_i(1≤i≤n)进行第三生成操作；

其中，所述第三生成操作包括：

根据发生规则计算发生t_i后生成的新配置c₁,…,c_m(m≥1)，对每个新配置c_i(1≤i≤m)，判断t_i未发生前的配置图中是否已经存在该c_i；

若存在，那么将原本指向c_i的箭头指向这个与c_i相同的配置；

若不存在，那么将c_i记录到配置图中，且生成一个箭头从c指向c_i，在箭头上添加标签t，并将c_i标记为“新”；

去掉配置c的“新”标记，并继续对除所述根节点以外的其他节点进行检测，以及根据检测结果执行所述第一生成操作。

6.根据权利要求5所述的业务流程设计缺陷的检测方法，其特征在于，所述控制流合理性分析方法，包括：

在所述WFT网N的可达配置图RG(N)中，将连接所述根节点c₀到单个所述终止节点c_f的一条配置序列为N的一条执行路径，记为ρ:c₀c₁…c_f，且将路径ρ中所有触发变迁构成的集合记为T_ρ，令T为N的变迁集合；

在默认循环只执行一次的情况下，基于RG(N)计算N所有可能的执行路径，依次记为ρ₁,…,ρ_n，其中ρ_i:c_i0c_i1…c_if(1≤i≤n)，对每个ρ_i中的终止节点c_if进行判断，包括：

若配置c_if中的标识为含有N中的非终止库所含有托肯，也就是c_if不是N的终止配置，则设定N的控制流为不合理；

若配置c_if中的标识为有且仅有N中的终止库所含有托肯，也就是c_if为N的终止配置，则记录

将所有

的并集与T进行比较；

若两者相等，则设定N的控制流为合理；

若两者不等，则设定N的控制流为不合理。

7.根据权利要求5所述的业务流程设计缺陷的检测方法，其特征在于，所述数据流的合理性分析方法，包括：

所述WFT网N需要满足的数据需求为集合Λ＝(λ₁,…,λ_m)，其中λ_j为一阶线性时序逻辑公式；所述WFT网N的执行路径包括ρ₁,…,ρ_n，对每个ρ_i:

以及λ_j:

按照如下步骤检测ρ_i是否满足λ_j：

初始化与λ_j关联的流程数据元素构成的集合

对每个

基于N的可达配置图RG(N)计算d_jk的赋值集

则得到公式λ_j中全局变量

的赋值集合，记为

对每个

当

赋值v_j时，对路径ρ_i执行第一判定操作，用于判定所述路径ρ_i是否满足λ_j；

其中，所述第一判定操作包括：

λ_j:

用迭代的方法可以逐层分解为

其中

分别为F(eventually)，G(always)，U(until)，X(next)这四种时序操作中的一种，

分别为基于N中的数据库的命题；

若k≥1，则根据

的时序操作类型验证N在

赋值v_j时是否满足

包括：

若

为F操作，即

判断

在配置

是否为真；若为真，则设定N满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若不为真，则设定N不满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；

若

为X操作，即

对

判断

在配置c_i,u+1是否为真；若为真，则设定N满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若不为真，则设定N不满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；

若

为G操作，即

判断

在配置

是否总是为真；若总是为真，则设定N满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若并不是总为真，则设定N不满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；

若

为U操作，即

判断是否存在

使得

在配置

总是为真而在配置c_iu不为真，并且

在配置c_iu不为真；若存在这样的c_iu，则设定N满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；若这样的c_iu不存在，则设定N不满足数据需求Λ＝(λ₁,…,λ_m)；

令k＝k-1，继续执行所述第一判定操作，直至k<1。

8.一种终端，包括处理器及存储器，所述存储器用于存储程序指令，所述处理器用于执行所述存储器存储的程序，以使所述终端执行如权利要求1至7中任一项所述业务流程设计缺陷的检测方法中的步骤。

9.一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述业务流程设计缺陷的检测方法中的步骤。

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