【技术实现步骤摘要】
基于Petri网的化学品泄漏事件应急处置流程性能分析方法
本专利技术涉及业务流程管理的
，尤其是指一种基于Petri网的化学品泄漏事件应急处置流程性能分析方法。
技术介绍
Petri网作为离散事件系统建模和分析的有效工具，在处理系统的并发和冲突问题上有着广泛的应用，因此，Petri网也被广泛应用在工作流系统的建模、分析、控制和验证方面，并且利用Petri网对工作流进行建模有三方面好处：1、Petri网是一种图形语言且具有准确的语义定义；2、Petri网是基于状态事件的，因此，基于Petri网的模型能够详细的描述和分析系统的执行状态；3、Petri网的性质分析方法已被深入的研究，这些方法可以直接被应用到实际的工程，尽管如此，但是已有工作流的建模与分析方法并不能直接用来对应急处置流程进行建模，这是因为应急处置流程有着区别于传统工作流的特点：1、应急处置流程显示出了极大地灵活性和不确定性；2、在应急处置流程中，任务和资源表现出了极其密切的关联；3、突发事件可以导致火灾、爆炸、毒雾等，对人的生命、财产安全和环境的危害是巨大的，...
【技术保护点】
1.基于Petri网的化学品泄漏事件应急处置流程性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)分析化学品泄漏事件应急处置流程涉及到的应急任务以及相关联的时间信息和资源信息；/n2)基于Petri网对整个化学品泄漏事件应急处置流程进行形式化建模；/n3)在不考虑资源因素的情况下，基于化学品泄漏事件应急处置流程的Petri网模型对其时间性能进行分析；/n4)在考虑资源因素的情况下，提出潜在资源冲突的检测算法；/n5)提出基于任务优先级的冲突消解策略，并分析应用该策略后化学品泄漏事件应急处置流程的时间性能。/n
【技术特征摘要】
1.基于Petri网的化学品泄漏事件应急处置流程性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)分析化学品泄漏事件应急处置流程涉及到的应急任务以及相关联的时间信息和资源信息；
2)基于Petri网对整个化学品泄漏事件应急处置流程进行形式化建模；
3)在不考虑资源因素的情况下，基于化学品泄漏事件应急处置流程的Petri网模型对其时间性能进行分析；
4)在考虑资源因素的情况下，提出潜在资源冲突的检测算法；
5)提出基于任务优先级的冲突消解策略，并分析应用该策略后化学品泄漏事件应急处置流程的时间性能。
2.根据权利要求1所述的基于Petri网的化学品泄漏事件应急处置流程性能分析方法，其特征在于：在步骤1)中，所述化学品泄漏事件应急处置流程涉及到的应急任务以及相关联的时间信息和资源信息是受资源和不确定时间约束的化学品泄漏事件应急处置流程形式化描述，包含<Activity,Resource,Time,Relation,fAR,FTT>，满足：①Activity定义了化学品泄漏事件应急处置流程中涉及到的所有任务；②Resource定义了化学品泄漏事件应急处置流程中需要的所有资源；③Time定义了任务的时间约束；所有任务集合Activity中的任意一个任务activity，如果实际执行时间是Atime,则Atime一定满足大于或等于0，且fn(activity)≤Atime≤fu(activity)，其中fn(activity)表示任务activity完成的最小时间，fu(activity)表示任务activity完成的最大时间；是关系集合，表示任务之间的连接关系；所有任务集合Activity中的任意两个任务activity1和activity2，若(activity1,activity2)∈Relation,表示activity1是activity2的前序任务或者activity2是activity1的后序任务；⑤fAR是一个函数，表示任务的资源属性，任意的一个任务x，fAR(x)＝<q(r1),q(r2)…q(ri)>表示任务x使用有限个资源{r1,r2,…,,ri}的数量向量，ri表示有限个资源中的最后一个资源，q(ri)表示任务x使用资源ri的数量；⑥FTT＝{fn,fu}是任务的时间函数，对于任意的一个任务activity，fn(activity)表示任务activity完成的最小时间，fu(activity)表示任务activity完成的最大时间；fn(activity)≤fu(activity)。
3.根据权利要求1所述的基于Petri网的化学品泄漏事件应急处置流程性能分析方法，其特征在于：在步骤2)中，结合步骤1)中的化学品泄漏事件应急处置流程涉及到的应急任务以及相关联的时间信息和资源信息，对整个化学品泄漏事件应急处置流程进行形式化建模，得到化学品泄漏事件应急处置流程的Petri网模型，是一个ERP-Net；所述ERP-Net是一个7元组，ERP-Net＝(B,T；F,M0,χ,α,β)，其中B表示库所集合，T表示变迁集合，F表示关系集合，M0表示初始标记，χ是表示任务资源属性的函数，α是表示任务完成的最小执行时间函数，β是表示任务完成的最大执行时间函数，满足以下条件：①(B,T；F,M0)是一个Petri网；②B＝BA∪{bs,be},BA是化学品泄漏事件应急处置流程的任务集,bs和be分别表示开始任务和结束任务；③χ是表示任务资源属性的函数向量，其中任务集合BA中的任意一个任务b，χ(b)＝<q(r1),q(r2)…q(ri)>，表示任务b使用有限个资源{r1,r2,…,,ri}的数量向量，ri表示有限个资源中的最后一个资源，q(ri)表示任务b使用资源ri的数量；④α是表示任务完成的最小执行时间函数，满足任务集合BA中的任意一个任务b，α(b)大于或等于0；⑤β是表示任务完成的最大执行时间函数，满足任务集合BA中的任意一个任务b，β(b)大于或等于0，且满足β(b)大于或等于α(b)；⑥库所B中的任意一个库所b，如果则M0(b)＝1,否则M0(b)＝0,其中·b表示b的前集；
上述中涉及到的化学品泄漏事件应急处置流程涉及到的应急任务以及相关联的时间信息和资源信息是受资源和不确定时间约束的化学品泄漏事件应急处置流程的形式化描述，包含<Activity,Resource,Time,Relation,fAR,FTT>，满足：①Activity定义了化学品泄漏事件应急处置流程中涉及到的所有任务；②Resource定义了化学品泄漏事件应急处置流程中需要的所有资源；③Time定义了任务的时间约束；所有任务集合Activity中的任意一个任务activity，如果实际执行时间是Atime,则Atime一定满足大于等于0，且fn(activity)≤Atime≤fu(activity)，其中fn(activity)表示任务activity完成的最小时间，fu(activity)表示任务activity完成的最大时间；是关系集合,表示任务之间的连接关系；所有任务集合Activity中的任意两个任务activity1和activity2，若(activity1,activity2)∈Relation,表示activity1是activity2的前序任务或者activity2是activity1的后序任务；⑤fAR是一个函数，表示任务的资源属性，任意的一个任务x，fAR(x)＝<q(r1),q(r2)…q(ri)>表示任务x使用有限个资源{r1,r2,…,,ri}的数量向量，ri表示有限个资源中的最后一个资源，q(ri)表示任务x使用资源ri的数量；⑥FTT＝{fn,fu}是任务的时间函数，对于任意的一个任务activity，fn(activity)表示任务activity完成的最小时间，fu(activity)表示任务activity完成的最大时间；fn(activity)≤fu(activity)；
在ERP-Net定义中涉及到前集的定义如下：对任意的一个x∈B∪T，y∈B∪T，B表示库所集合,T表示变迁集合，F表示关系集合，·x＝{y|y∈B∪T∧(y,x)∈F}表示x的前集；
并且ERP-Net的引发规则与传统Petri网引发规则相同：若标记是M,变迁集合T中的任意一个变迁t,如果·t中的所有b的标记是大于或等于1,则t能够被引发,其中·t表示t的前集；但是需要注意在ERP-Net中，库所被用来表示任务；资源数量表示为任务即库所的一个属性；任务有两个时间函数，分别表示最小执行时间和最大执行时间；
在上述中提到的Petri网是一个四元组,∑＝(B,T；F,M0),B表示库所集合,T表示变迁集合，F表示关系集合,M0表示初始标记，满足条件:库所集合B是一组有限的库所集合；变迁集合T是一组有限的变迁集合；是有向弧的集合，称为流关系；每个库所的初始标记M0取{0,1,2,…}；
对整个化学品泄漏事件应急处置流程进行形式化建模，得到化学品泄漏事件应急处置流程的ERP-Net的具体步骤如下：
2.1)以受资源和不确定时间约束的化学品泄漏事件应急处置流程的形式化描述，作为化学品泄漏事件应急处置流程形式化建模的输入，并初始化预定义化学品泄漏事件应急处置流程的ERP-Net,该ERP-Net的所有库所、变迁、流关系、初始标记、任务的资源属性函数、任务完成的最小执行时间函数、任务完成的最大执行时间函数都为空；
本步骤中的受资源和不确定时间约束的化学品泄漏事件应急处置流程的形式化描述也就是包含化学品泄漏事件应急处置流程涉及到的应急任务以及相关联的时间信息和资源信息；
2.2)为初始化的ERP-Net的库所赋值，并为每个库所增加时间和资源属性，即每个库所代表的任务的资源属性函数、任务完成的最小执行时间函数、任务完成的最大执行时间函数；
2.3)增加变迁连接顺序任务；若任务bi是任务bj的前集任务，满足变迁tij加到bi和bj中间来连接两个顺序任务；
2.4)为多个并行任务增加开始变迁和结束变迁；若任务bi和任务bj能够并发执行，加入变迁ti和变迁tj来表示bi和bj的开始和结束；
2.5)为无前集的任务加入开始库所和开始变迁；合并没有前集的任务的开始变迁是ts，然后加入开始库所bs，开始变迁ts满足·ts＝{bs}，ts·＝{bi|bi没有前集任务}，bi是任务集合中的一个任务，开始库所bs满足bs·＝{ts}；其中·ts表示ts的前集，ts·表示ts的后集，·bs表示bs的前集，bs·表示bs的后集；
本步骤中后集的定义如下：对任意的一个x∈B∪T，y∈B∪T，B表示库所集合,T表示变迁集合，F表示关系集合，x·＝{y|y∈B∪T∧(x,y)∈F}表示x的后集；
2.6)为无后集的任务加入结束库所和结束变迁；合并没有后集的任务的结束变迁是te，然后加入结束库所be，结束变迁te满足·te＝{bi|bi没有后集任务}，te·＝{be}，bi是任务集合中的一个任务，结束库所be满足·be＝{te}，其中·te表示te的前集，te·表示te的后集，·be表示be的前集，be·表示be的后集；
2.7)将开始库所bs加入初始标识，ERP-Net的初始标识M0满足：如果库所是开始库所，则M0(b)＝1，否则M0(b)＝0，最终输出ERP-Net模型；
在上述步骤中涉及到的Relation是受资源和不确定时间约束的化学品泄漏事件应急处置流程形式化描述中一个信息属性，是关系集合,表示任务之间的连接关系；所有任务集合Activity中的任意两个任务activity1和activity2，若(activity1,activity2)∈Relation，表示activity1是activity2的前序任务或者activity2是activity1的后序任务。
4.根据权利要求1所述的基于Petri网的化学品泄漏事件应急处置流程性能分析方法，其特征在于：在步骤3)中，在不考虑资源因素的情况下，基于得到的化学品泄漏事件应急处置流程的ERP-Net，对整个化学品泄漏事件应急处置流程的时间性能进行分析，则化学品泄漏事件应急处置流程的理想执行时间的具体步骤如下：
3.1)计算所有任务分别以其最小执行时间和最大执行时间完成时，任务b的最早开始时间；
如果所有任务以其最小执行时间完成，任务b的最早开始时间用Te1(b)表示，若b是开始库所bs，则Te1(b)＝0，否则Te1(b)＝max{Te1(b’)+α(b’)|b’∈·(·b)}；其中·(·b)表示b的前集的前集，α(b’)表示b’完成的最小执行时间值；
如果所有任务以其最大执行时间完成，任务b的最早开始时间用Te2(b)表示，若b是开始库所bs，则Te2(b)＝0，否则Te2(b)＝max{Te2(b’)+β(b’)|b’∈·(·b)}；其中·(·b)表示b的前集的前集，β(b’)表示b’完成的最大执行时间值；
3.2)为了确保流程能够在理想执行时间内完成，计算任务b的最晚开始时间；其中任务以最小执行时间和最大执行时间完成时的流程理想执行时间分别用TE1和TE2表示，且TE1＝Te1(be)，TE2＝Te2(be)；其中be是终止库所，Te1(be)表示所有任务以其最小执行时间完成时，任务be的最早开始时间；Te2(be)表示所有任务以其最大执行时间完成时，任务be的最早开始时间；
为了确保流程能够在TE1时间内完成，任务b的最晚开始时间用Tn1(b)表示，若b是结束库所be，则Tn1(b)就是任务以最小执行时间完成时的流程理想执行时间，否则Tn1(b)＝min{Tn1(b’)-α(b)|b’∈(b·)·}；其中b’是属于(b·)·，(b·)·表示b的后集的后集，α(b)表示任务b完成的最小执行时间值；
为了确保流程能够在TE2时间内完成，任务b的最晚开始时间用Tn2(b)表示，若b是结束库所be，则Tn2(b)就是任务以最大执行时间完成时的流程理想执行时间，否则Tn2(b)＝min{Tn2(b’)-β(b)|b’∈(b·)·}；其中b’是属于(b·)·，(b·)·表示b的后集的后集，β(b)表示任务b完成的最大执行时间值；
本步骤中所述的ERP-Net是一个7元组，ERP-Net＝(B,T；F,M0,χ,α,β)，其中B表示库所集合，T表示变迁集合，F表示关系集合，M0表示初始标记，χ是表示任务资源属性的函数，α是表示任务完成的最小执行时间函数，β是表示任务完成的最大执行时间函数，满足以下条件：①(B,T；F,M0)是一个Petri网；②B＝BA∪{bs,be}，BA是化学品泄漏事件应急处置流程的任务集，bs和be分别表示开始任务和结束任务；③χ是表示任务资源属性的函数向量，其中任务集合BA中的任意一个任务b，χ(b)＝<q(r1),q(r2)…q(ri)>，表示任务b使用有限个资源{r1,r2,…,,ri}的数量向量，ri表示有限个资源中的最后一个资源，q(ri)表示任务b使用资源ri的数量；④α是表示任务完成的最小执行时间函数，满足任务集合BA中的任意一个任务b，α(b)大于或等于0；⑤β是表示任务完成的最大执行时间函数，满足任务集合BA中的任意一个任务b，β(b)大于或等于0，且满足β(b)大于或等于α(b)；⑥库所B中的任意一个库所b，如果则M0(b)＝1,否则M0(b)＝0,其中·b表示b的前集；
在上述中提到的Petri网是一个四元组,∑＝(B,T；F,M0),B表示库所集合,T表示变迁集合，F表示关系集合,M0表示初始标记，满足条件：库所集合B是一组有限的库所集合；变迁集合T是一组有限的变迁集合；是有向弧的集合，称为流关系；每个库所的初始标记M0取{0,1,2,…}；
上述中所涉及的前集和后集的定义如下：对任意的一个x∈B∪T，y∈B∪T，B表示库所集合,T表示变迁集合，F表示关系集合，·x＝{y|y∈B∪T∧(y,x)∈F}表示x的前集；x·＝{y|y∈B∪T∧(x...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘聪，陆婷，李会玲，王雷，邢林林，王绍卿，张立晔，孙福振，何华，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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