本發(fā)明屬于業(yè)務(wù)流程管理領(lǐng)域，涉及流程模型間的差別檢測方法，特別是一種基于鄰接矩陣的工廠制造流程模型差別檢測方法。

背景技術(shù)：

隨著業(yè)務(wù)流程模型管理(businessprocessmanagement,bpm)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的工廠開始創(chuàng)建自己的流程模型庫。如一個(gè)模具工廠就擁有大量的流程模型，包括模具制造、質(zhì)量檢查、調(diào)度安排、車間加工、過程監(jiān)控等流程。一個(gè)家電制造工廠涉及的流程模型有電視制造流程、冰箱制造流程、空調(diào)制造流程、電扇制造流程等。這些流程模型是工廠的重要資產(chǎn)，有效地管理可以為工廠提高效率、增加利潤。流程模型差別檢測作為一種流程模型管理技術(shù)在業(yè)務(wù)流程領(lǐng)域越來越重要：給定兩個(gè)流程模型，通過比較得他們之間的差別，并將差別反饋給流程設(shè)計(jì)人員。流程分析人員可以通過該差別找到流程執(zhí)行效率低下的原因并對(duì)流程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)等其他操作來改進(jìn)流程模型的執(zhí)行效率。傳統(tǒng)上，人為地對(duì)兩個(gè)流程模型進(jìn)行比較并找出差別，然而該做法耗時(shí)長、效率低，差別的結(jié)果會(huì)因人而異。由此，迫切需要一種自動(dòng)化的技術(shù)來檢測兩個(gè)流程模型間的差別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了能夠自動(dòng)、高效、準(zhǔn)確、快速地找出兩個(gè)工廠制造流程模型間的差別，本發(fā)明提出一種基于鄰接矩陣的差別檢測算法。將流程模型轉(zhuǎn)化成一個(gè)鄰接矩陣并將流程模型間的差別檢測轉(zhuǎn)換為其對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣之間的差別檢測，打破了只面向兩個(gè)相似流程進(jìn)行差別檢測的局限性，將比較范圍擴(kuò)大到所有的流程模型，大大提高了實(shí)際的可用性。

基于鄰接矩陣的工廠制造流程模型差別檢測方法，包括以下步驟：

(1)輸入兩個(gè)用petri網(wǎng)建模的工廠制造流程模型，將流程模型中的變遷、庫所節(jié)點(diǎn)和邊解析出來；

(2)元素匹配，即找出第一個(gè)流程模型中與第二個(gè)流程模型中的對(duì)等元素；

(3)選取其中的一組元素匹配方式，基于該匹配方式建立兩個(gè)流程模型對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣，將兩個(gè)鄰接矩陣相減，得到該匹配方式對(duì)應(yīng)的差別矩陣；

(4)判斷是否還有其他的元素匹配方式，若有，則跳至步驟(3)，否則執(zhí)行步驟(5)；

(5)n種匹配方式對(duì)應(yīng)n個(gè)差別矩陣，選擇其中的最優(yōu)差別矩陣來表示兩個(gè)流程模型的差別；

進(jìn)一步，步驟(2)具體包括：

(2.1)變遷匹配，即找出兩個(gè)流程模型中變遷標(biāo)簽相同的變遷節(jié)點(diǎn)對(duì)集合{(t1,t1’),(t2,t2’),…,(ti,ti’)}，其中ti是第一個(gè)流程模型中的變遷節(jié)點(diǎn)，ti’是第二個(gè)流程模型中的變遷節(jié)點(diǎn)；

(2.2)庫所匹配，即找出兩個(gè)流程模型中對(duì)等的庫所節(jié)點(diǎn)對(duì){(p1,p1’),(p2,p2’),…,(pi,pi’)}。一個(gè)庫所的上下文環(huán)境由它的入變遷集合和出變遷集合組成：{{入變遷集合},{出變遷集合}}，即流入和流出該庫所的變遷集合；兩個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)能否映射由它們的入變遷交集集合和出變遷交集集合決定；

進(jìn)一步，所述的步驟(2.2)具體包括：

(2.2.1)計(jì)算兩個(gè)流程模型中所有可能匹配的庫所對(duì)(pi,pj)的入變遷交集集合和出變遷交集集合：{{入變遷交集集合},{出變遷交集集合}}，其中pi是第一個(gè)流程模型的一個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)，pj是第二個(gè)流程模型的一個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)；

(2.2.2)對(duì)于入變遷交集集合和出變遷交集集合都不為空的庫所對(duì)，按入變遷交集數(shù)乘以出變遷交集數(shù)的值從大到小進(jìn)行匹配，已匹配過的庫所節(jié)點(diǎn)不能再次進(jìn)行匹配；

(2.2.3)對(duì)于入變遷交集集合和出變遷交集集合其中有一個(gè)為空的庫所對(duì)，按不為空的集合中變遷數(shù)目從大到小進(jìn)行匹配，已匹配過的庫所節(jié)點(diǎn)不能再次進(jìn)行匹配；

(2.2.4)將匹配的變遷對(duì)集合與庫所對(duì)集合進(jìn)行并集操作，得到元素匹配集合；

(2.2.5)重復(fù)(2.2.2)至(2.2.4)找出n(n≥1)種元素匹配方式；

進(jìn)一步，步驟(2.2.5)會(huì)得到n(n>＝1)種元素匹配方式。這是因?yàn)樵?2.2.2)中可能會(huì)存在相同的入變遷交集數(shù)目乘以出變遷交集數(shù)目對(duì)應(yīng)多個(gè)庫所對(duì)的情況，此時(shí)選擇那個(gè)庫所對(duì)進(jìn)行匹配是隨機(jī)的。同樣，在(2.2.3)中同樣可能出現(xiàn)存在相同的不為0的變遷交集數(shù)目對(duì)應(yīng)多個(gè)庫所對(duì)的情況。雖然優(yōu)先選擇哪個(gè)庫所對(duì)進(jìn)行匹配是隨機(jī)的，但是本發(fā)明會(huì)把所有的匹配情況都找出來。

進(jìn)一步，在步驟(3)中，假設(shè)兩個(gè)工廠制造流程模型分別為p1(擁有n個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)和m個(gè)變遷節(jié)點(diǎn))和p2(擁有x個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)和y個(gè)變遷節(jié)點(diǎn))，p1與p2的匹配庫所對(duì)數(shù)為a，匹配變遷數(shù)為b，則它們對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣是(n+x-a+m+y-b)×(n+x-a+m+y-b)的矩陣。n+x-a+m+y-b表示{匹配的庫所對(duì)集合}∪{兩個(gè)流程模型中未匹配的庫所集合}∪{匹配的變遷集合}∪{兩個(gè)流程模型中未匹配的變遷集合}。鄰接矩陣中的內(nèi)容a[i][j]表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)和第j個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是否存在有向邊，若存在有向邊則a[i][j]＝1，否則a[i][j]＝0。為了得到p1與p2對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣a1，a2，需要分別填充鄰接矩陣中的內(nèi)容a1[i][j]和a2[i][j]。將兩個(gè)流程模型對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣a1，a2相減，得到表示兩者差別的鄰接矩陣a，a中的元素共有-1、0、1三種情況，-1表示插入邊，即a2中對(duì)應(yīng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有邊而a1沒有，0表示a1、a2中對(duì)應(yīng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都有邊，1表示刪除邊，即a1種對(duì)應(yīng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有邊而a2沒有。

進(jìn)一步，所述的步驟(5)具體包括：

(5.1)分別計(jì)算n個(gè)差別矩陣中的元素絕對(duì)值之和；

(5.2)選擇和最小的差別矩陣。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是：在計(jì)算兩個(gè)工廠制造流程模型的差別之前，先找到流程模型間的匹配元素，保證匹配元素的準(zhǔn)確性。由于該步驟是流程比較的首要步驟，因此該步驟的準(zhǔn)確率直接影響后面的差別檢測準(zhǔn)確率。在計(jì)算兩個(gè)流程模型的差別時(shí)，將流程模型轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣，這樣的方式適用于計(jì)算任意兩個(gè)流程模型之間的差別而非只適用于兩個(gè)相似流程模型，使得本發(fā)明的使用范圍更廣。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：打破了只面向兩個(gè)相似流程進(jìn)行差別檢測的局限性，將比較范圍擴(kuò)大到所有的流程模型，大大提高了實(shí)際的可用性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總的流程圖

圖2為兩個(gè)工廠制造流程模型間庫所匹配案例圖

圖3為圖2中兩個(gè)工廠制造流程模型所有可能的匹配情況圖

圖4為圖2中兩個(gè)工廠制造流程模型間差別計(jì)算案例圖，圖4a～圖4d分別是基于匹配1～4的鄰接矩陣。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

參考附圖1

基于鄰接矩陣的工廠制造流程模型差別檢測方法，包括以下幾個(gè)步驟：

(1)輸入兩個(gè)用petri網(wǎng)建模的工廠制造流程模型，將流程模型中的變遷、庫所節(jié)點(diǎn)和邊解析出來；

(2)元素匹配，即找出第一個(gè)流程模型中與第二個(gè)流程模型中的對(duì)等元素，具體包括：

(2.1)變遷匹配，即找出兩個(gè)流程模型中變遷標(biāo)簽相同的變遷節(jié)點(diǎn)對(duì)集合{(t1,t1’),(t2,t2’),…,(ti,ti’)}，其中ti是第一個(gè)流程模型中的變遷節(jié)點(diǎn)，ti’是第二個(gè)流程模型中的變遷節(jié)點(diǎn)；

(2.2)庫所匹配，即找出兩個(gè)流程模型中對(duì)等的庫所節(jié)點(diǎn)對(duì){(p1,p1’),(p2,p2’),…,(pi,pi’)}。一個(gè)庫所的上下文環(huán)境由它的入變遷集合和出變遷集合組成：{{入變遷集合},{出變遷集合}}，即流入和流出該庫所的變遷集合；兩個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)能否映射由它們的入變遷交集集合和出變遷交集集合決定；找到匹配的庫所對(duì)需要執(zhí)行以下步驟：

(2.2.1)計(jì)算兩個(gè)流程模型中所有可能匹配的庫所對(duì)(pi,pj)的入變遷交集集合和出變遷交集集合：{{入變遷交集集合},{出變遷交集集合}}，其中pi是第一個(gè)流程模型的一個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)，pj是第二個(gè)流程模型的一個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)；

(2.2.2)對(duì)于入變遷交集集合和出變遷交集集合都不為空的庫所對(duì)，按入變遷交集數(shù)乘以出變遷交集數(shù)的值從大到小進(jìn)行匹配，已匹配過的庫所節(jié)點(diǎn)不能再次進(jìn)行匹配；

(2.2.3)對(duì)于入變遷交集集合和出變遷交集集合其中有一個(gè)為空的庫所對(duì)，按不為空的集合中變遷數(shù)目從大到小進(jìn)行匹配，已匹配過的庫所節(jié)點(diǎn)不能再次進(jìn)行匹配；

(2.2.4)將匹配的變遷對(duì)集合與庫所對(duì)集合進(jìn)行并集操作，得到元素匹配集合；

(2.2.5)重復(fù)(2.2.2)至(2.2.4)找出n(n≥1)種元素匹配方式；

(3)選取其中的一組元素匹配方式，基于該匹配方式建立兩個(gè)流程模型對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣，將兩個(gè)鄰接矩陣相減，得到該匹配方式對(duì)應(yīng)的差別矩陣；

(4)判斷是否還有其他的元素匹配方式，若有，則跳至步驟(3)，否則執(zhí)行步驟(5)；

(5)n種匹配方式對(duì)應(yīng)n個(gè)差別矩陣，選擇其中的最優(yōu)差別矩陣來表示兩個(gè)流程模型的差別，具體包括：

(5.1)分別計(jì)算n個(gè)差別矩陣中的元素絕對(duì)值之和；

(5.2)選擇和最小的差別矩陣。

實(shí)施例二

參考附圖2、3、4

圖2表示兩個(gè)工廠制造流程模型間庫所匹配案例圖。最上面是待計(jì)算差別的兩個(gè)用petri網(wǎng)建模的模具廠制造模具的流程模型：process1、process2。由于空間的限制，我們用字母和數(shù)字的組合來代表節(jié)點(diǎn)表示的意義：t1表示“材料準(zhǔn)備”，t2表示“打磨”，t3表示“拋光”，t4表示“切割”，t5表示“組裝”，s和s’表示開始，e和e’表示結(jié)束，p1表示“主體材料已準(zhǔn)備好”，p2表示“主體材料已完成”，p3表示“配件材料已準(zhǔn)備好”，p4表示“配件材料已準(zhǔn)備好”，p1’表示“開始打造主體材料”，p2’表示“主體材料打造完畢”，p3’表示“開始打造配件材料”，p4’表示“配件材料打造完畢”。

為了得到這兩個(gè)流程模型之間的差別，需要執(zhí)行以下幾個(gè)步驟：

(1)輸入process1、process2，將它們的變遷、庫所節(jié)點(diǎn)和邊解析出來，得到process1的變遷節(jié)點(diǎn)集合為{t1,t2,t3,t4,t5}，庫所節(jié)點(diǎn)集合為{s,p1,p2,p3,p4,e}，邊的集合為{s→t1,t1→p1,t1→p3,p1→t2,p1→t3,t2→p2,t3→p2,p2→t5,p3→t4,t4→p4,p4→t5,t5→e}；process2的變遷節(jié)點(diǎn)集合為{t1,t2,t3,t4,t5}，庫所節(jié)點(diǎn)集合為{s’,p1’,p2’,p3’,p4’,e’}，邊的集合為{s’→t1，t1→p1’，t1→p3’，p1’→t2,p3’→t3,t2→p2’,t3→p4’,p2’→t5,p3’→t4,t4→p4’,p4’→t5,t5→e’}；

(2)元素匹配，即找出process1中與process2中的對(duì)等元素，具體還包括：

(2.1)變遷匹配，即找出process1、process2中變遷標(biāo)簽相同的變遷節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，為{t1-t1,t2-t2,t3-t3,t4-t4,t5-t5}，其中“-”表示匹配的關(guān)系；

(2.2)庫所匹配，即找出兩個(gè)流程模型中對(duì)等的庫所節(jié)點(diǎn)對(duì){(p1,p1’),(p2,p2’),…,(pi,pi’)}；一個(gè)庫所的上下文環(huán)境由它的入變遷集合和出變遷集合組成：{{入變遷集合},{出變遷集合}}，即流入和流出該庫所的變遷集合；兩個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)能否映射由它們的入變遷交集集合和出變遷交集集合決定；找到匹配的庫所對(duì)需要執(zhí)行以下步驟：

(2.2.1)計(jì)算process1、process2中所有可能匹配的庫所對(duì)(pi,pj)的入變遷交集集合和出變遷交集集合：{{入變遷交集集合},{出變遷交集集合}}，其中pi是第一個(gè)流程模型的一個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)，pj是第二個(gè)流程模型的一個(gè)庫所節(jié)點(diǎn)；如p1的上下文環(huán)境為{{t1},{t2,t3}}，p1’的上下文環(huán)境為{{t1},{t2}}，p1和p1’的入變遷交集集合為{t1}，出變遷交集集合為{t2}；為了兩個(gè)流程模型中所有可能匹配的庫所對(duì)，我們建立了一張表稱為初始庫所匹配表，如從上往下第二部分所示：第一列中，s、pi(1≤i≤4)、e代表的是process1中的所有庫所，初始匹配表中右邊部分則代表process2中所有的庫所與process1中的所有庫所初始匹配的結(jié)果；單元格中的內(nèi)容由兩部分組成：process1中的一個(gè)庫所與process2中的一個(gè)庫所的入變遷交集集合和出變遷交集集合；

(2.2.2)對(duì)于入變遷集合交集和出變遷集合交集都不為空的庫所對(duì)，按入變遷交集數(shù)目乘以出變遷數(shù)目的值從大到小進(jìn)行匹配，已匹配過的庫所節(jié)點(diǎn)不能再次進(jìn)行匹配：可以先得到p1與p3’進(jìn)行匹配，然后刪除p1和p3’所出現(xiàn)過的所有單元格；接著得到p2和p4’進(jìn)行匹配，再刪除p2和p4’所出現(xiàn)過的所有單元格，由此，該階段結(jié)束，因?yàn)榇藭r(shí)不存在入變遷集合交集和出變遷集合交集都不為空的庫所對(duì)；

(2.2.3)對(duì)于入變遷交集集合和出變遷交集集合其中有一個(gè)為空的庫所對(duì)，按不為空的集合中變遷數(shù)目從大到小進(jìn)行匹配，已匹配過的庫所節(jié)點(diǎn)不能再次進(jìn)行匹配：可以先得到匹配的庫所對(duì)為p3-p1’、p4-p2’、s-s’、e-e’，至此，該階段結(jié)束；

(2.2.4)將匹配的變遷對(duì)集合與庫所對(duì)集合進(jìn)行并集操作，得到所有的元素匹配集合：{t1-t1,t2-t2,t3-t3,t4-t4,t5-t5,p1-p3’,p2-p4’,p3-p1’,p4-p2’,s-s’,e-e’}；

(2.2.5)重復(fù)(2.2.2)至(2.2.4)找出4種元素匹配方式，如圖3所示：匹配方式1({t1-t1,t2-t2,t3-t3,t4-t4,t5-t5,p1-p1’,p2-p2’,p3-p3’,p4-p4’,s-s’,e-e’})、匹配方式2({t1-t1,t2-t2,t3-t3,t4-t4,t5-t5,p1-p3’,p2-p2’,p3-p1’,p4-p4’,s-s’,e-e’})、匹配方式3({t1-t1,t2-t2,t3-t3,t4-t4,t5-t5,p1-p1’,p2-p4’,p3-p3’,p4-p2’,s-s’,e-e’})、匹配方式4({t1-t1,t2-t2,t3-t3,t4-t4,t5-t5,p1-p3’,p2-p4’,p3-p1’,p4-p2’,s-s’,e-e’})；

(3)選取其中的一組元素匹配方式：匹配方式1，基于該匹配方式建立兩個(gè)流程模型對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣，將兩個(gè)鄰接矩陣相減，得到該匹配方式對(duì)應(yīng)的差別矩陣，如圖4a所示；

(4)判斷是否還有其他的元素匹配方式，若有，則跳至步驟(3)，否則執(zhí)行步驟(5)：依次找到匹配方式2、匹配方式3、匹配方式4并得到對(duì)應(yīng)的差別矩陣，如圖4b，圖4c，圖4d所示；

(5)4種匹配方式對(duì)應(yīng)4個(gè)差別矩陣，選擇其中的最優(yōu)差別矩陣來表示兩個(gè)流程模型的差別，具體包括：

(5.1)計(jì)算4個(gè)差別矩陣中的元素絕對(duì)值之和分別為4、6、6、8；

(5.2)選擇和最小的差別矩陣，即選擇圖4a中的差別矩陣來表示process1和process2的差別。