-z.工程級別工程編號大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練方案工程申請書〔創(chuàng)新訓(xùn)練工程〕工程名稱：流程模型的轉(zhuǎn)換方法與工具實(shí)現(xiàn)工程負(fù)責(zé)人：*興晨指導(dǎo)教師：*曼所在院系：軟件學(xué)院研究起止時間：2014年11月至2015年11月**電子科技大學(xué)教務(wù)處二○一四年十月制填表說明一、填寫申請書前，請先查閱教務(wù)處關(guān)于國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練工程管理方法及申請通知。二、申請書的各項(xiàng)內(nèi)容，要實(shí)事求是，表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)。第一次出現(xiàn)的縮寫詞，需注出全稱。三、?工程申請書?要按順序逐項(xiàng)填寫，空缺項(xiàng)要填“無〞。要求一律用A4紙雙面打印，于左側(cè)裝訂成冊?？删W(wǎng)上下載、自行復(fù)印或加頁，但格式、內(nèi)容、大小均須與原件一致。電子版填表字體用小四號宋體，單倍行距，申請書一式五份交到各學(xué)院辦公室。四、?工程申請書?中欄目“一至九〞由學(xué)生填寫，欄目“十至十二〞由教師填寫，欄目“十三、十四〞由工程負(fù)責(zé)人所在學(xué)院填寫。工程名稱流程模型的轉(zhuǎn)換方法與工具實(shí)現(xiàn)工程來源□導(dǎo)師課題□自主選題□競賽工程□其它來源申請經(jīng)費(fèi)〔范圍2000-10000元〕4500元工程完成時間2014年11月---2015年11月申請人(團(tuán)隊)****性別**專業(yè)班級手機(jī)趙延升男913130140126.楊文女313130111145371828qq.王亞麗女71313011294285608qq.*興11313011631885734qq.工程組成員情況介紹〔包括自身具備的知識條件，有何特長、興趣，參加哪些科技事件創(chuàng)新活動等〕趙延升：根底課成績優(yōu)秀，掌握C語言知識，課外自學(xué)C++的有關(guān)知識，關(guān)注科技前沿，特別是關(guān)注科技最新成果。性格穩(wěn)重，自學(xué)和動手能力強(qiáng)，今年參加過學(xué)校舉辦的“星火杯〞活動。楊文：C語言根底扎實(shí)，自學(xué)過Photoshop根底知識，正在學(xué)java語言，能使用MATLAB等工具，現(xiàn)擔(dān)任軟院團(tuán)委宣傳部副部長，組織協(xié)調(diào)能力較強(qiáng)。具備一定的動手操作能力，參加過學(xué)校舉辦的“星火杯〞活動。王亞麗：掌握一定的C和C的數(shù)據(jù)構(gòu)造知識，關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)最新消息，對于一些編程游戲軟件和平臺軟件比擬感興趣，曾參加過學(xué)校舉辦的“星火杯〞。*興晨：C語言根底知識扎實(shí)，課后自學(xué)Java語言；邏輯思維能力較強(qiáng)，善于與人交往；曾參加過學(xué)校舉辦的“星火杯〞，具有較強(qiáng)的實(shí)際操作能力工程研究背景〔可以是已有的根底，與本工程有關(guān)的研究積累和已取得的成績，已具備的條件，尚缺少的條件及方法等〕業(yè)務(wù)流程是對組織內(nèi)外各種管理邏輯的抽象和視圖的刻畫，流程管理理論隨著信息時代的到來而日漸豐富。為了描述、分析和執(zhí)行業(yè)務(wù)流程，首先必須對它進(jìn)展建模。業(yè)務(wù)流程模型是BPM[1]的核心，它以模型元素及標(biāo)準(zhǔn)的形式，對復(fù)雜的流程構(gòu)造與關(guān)系予以抽象表達(dá)。跨企業(yè)的應(yīng)用對業(yè)務(wù)流程提出高度抽象的需求，因而業(yè)務(wù)人員必須參與業(yè)務(wù)流程的設(shè)計與建模。而業(yè)務(wù)流程最終要置于流程引擎中真正執(zhí)行，因此需要IT部門參與并開發(fā)出可執(zhí)行的有效流程解決方案。在這種情況下，企業(yè)迫切需要一種設(shè)計層模型到實(shí)現(xiàn)層模型的演化方法。這與MDA[2]的模型轉(zhuǎn)換思想不謀而合。針對別離設(shè)計階段與實(shí)現(xiàn)層面的業(yè)務(wù)流程建模思路，提出設(shè)計層向執(zhí)行層模型轉(zhuǎn)換的方法，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程模型在不同抽象層次上的平滑過渡，對現(xiàn)代企業(yè)為適應(yīng)快速變化而需要不斷調(diào)整和優(yōu)化企業(yè)的業(yè)務(wù)流程這一要求，具有極其重要的意義。業(yè)務(wù)流程建模是將業(yè)務(wù)流程以*種語言或標(biāo)準(zhǔn)表述為模型的過程。流程建模技術(shù)按照建模語言的不同特征，分為三種類型：(1)第一種采用圖形化建模語言，以圖形化的方式表達(dá)業(yè)務(wù)流程邏輯，直觀易理解。常見的建模語言包括統(tǒng)一建模語言(UnifiedModelingLanguage,UML)[3]，工作流圖(WorkflowGraph)[4]，及業(yè)務(wù)流程建模標(biāo)注(BusinessProcessModelingNotation,BPMN)[5]等。(2)第二種以嚴(yán)格定義的數(shù)學(xué)模型為工具，可靠性高，有系統(tǒng)的分析與驗(yàn)證理論。應(yīng)用最廣泛的工具是工作流網(wǎng)[6]和Pi演算[7]。(3)第三種采用的是業(yè)務(wù)流程定義語言，以*種語法標(biāo)準(zhǔn)將流程模型描述為能夠被流程引擎解釋執(zhí)行的形式。常見的業(yè)務(wù)流程定義語言有*ML流程描述語言(*MLProcessDescriptionLanguage,*PDL)[8]和Web效勞的業(yè)務(wù)流程執(zhí)行語言(WebService-BusinessProcessE*ecutableLanguage,BPEL)[9]。各種建模方法根據(jù)其特點(diǎn)都有各自的應(yīng)用范圍和局限性。在業(yè)務(wù)流程建模的不同階段，流程模型的控制流構(gòu)造往往具有不同的特征。流程設(shè)計者更容易承受高級別的抽象模式，以UML和BPMN等圖形化建模語言作為設(shè)計工具，更符合業(yè)務(wù)人員的思維和使用習(xí)慣。而較低層次的執(zhí)行層模型需適應(yīng)流程引擎的解釋執(zhí)行，因此BPEL等業(yè)務(wù)流程定義語言更適合執(zhí)行層次的建模。MDA為層次化的流程建模提供了解決方案：圖形化流程模型作為PIM，由業(yè)務(wù)專家設(shè)計；業(yè)務(wù)流程定義語言刻畫的模型作為PSM，由技術(shù)專家實(shí)現(xiàn)和部署；通過前者向后者的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)流程模型的平滑過渡。此時的轉(zhuǎn)換并不是直觀的映射，而需要改變控制流的拓?fù)錁?gòu)造，這是由兩種語言之間的差異性造成的：在面向圖形的建模語言中，動作被抽象為節(jié)點(diǎn)，用表示控制流的邊連接；而業(yè)務(wù)流程定義語言為了適應(yīng)流程引擎的解釋執(zhí)行，其控制流構(gòu)造以面向塊狀為主。這使兩者之間的轉(zhuǎn)換不易處理。三、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及研究意義針對業(yè)務(wù)流程建模領(lǐng)域面臨的這一難題，很多大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)都做了大量的研究工作。包括IBM的蘇黎士研究實(shí)驗(yàn)室和華盛頓實(shí)驗(yàn)室，德國的波茨坦大學(xué)，美國的阿拉巴馬大學(xué)，以及澳洲的昆士蘭科技大學(xué)等等在內(nèi)，都在流程模型轉(zhuǎn)換領(lǐng)域取得卓有成效的研究成果。文獻(xiàn)[11]首次提出將圖形化流程模型轉(zhuǎn)換為面向塊狀構(gòu)造的思想，面向塊狀的特征被規(guī)定為嚴(yán)格的構(gòu)造化，即所有的控制流構(gòu)造都像程序設(shè)計語言那樣是嚴(yán)格嵌套的。隨后許多研究提出圖形化流程生成面向塊狀形式的方法，這些方法中一局部是無特定目標(biāo)語言的轉(zhuǎn)換技術(shù)，它們也主要以“嚴(yán)格的構(gòu)造化〞作為目標(biāo)語言的特征[12-13]。隨著BPEL逐漸成為BPM和SOA領(lǐng)域事實(shí)上的流程定義與執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)的研究都明確地以BPEL作為目標(biāo)模型。盡管嚴(yán)格的構(gòu)造化這種限制因?yàn)锽PEL定義中受限的圖形化特征被逐漸放寬，由于BPEL的控制流構(gòu)造主要是面向塊狀的，這些方法對于圖形化流程向塊狀形式的轉(zhuǎn)換仍具有重要意義。涉及到拓?fù)錁?gòu)造變換的圖形化流程到BPEL轉(zhuǎn)換方法在早期大多專注于將含非構(gòu)造化循環(huán)的控制流模型轉(zhuǎn)換為嚴(yán)格構(gòu)造化的形式。文獻(xiàn)[14-16]進(jìn)展了一系列將包含可化簡循環(huán)的流程模型轉(zhuǎn)換為BPEL代碼的研究。文獻(xiàn)[17,18]提出處理不可化簡循環(huán)的方法，并將其擴(kuò)展到非構(gòu)造化并發(fā)區(qū)域的轉(zhuǎn)換。以上這些方法中考慮的流程模型，要么不含并發(fā)構(gòu)造[15-17]，要么限制并發(fā)的定義進(jìn)展使其不影響順序局部的轉(zhuǎn)換[14,18]，都沒有考慮順序與并發(fā)交織的問題。工作流領(lǐng)域的著名學(xué)者Aalst通過將工作流網(wǎng)分解為組件定義了工作流到BPEL映射，并實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換工具WorkflowNet2BPEL4WS[20]。文獻(xiàn)[19]將工作流圖劃分為順序、并發(fā)及順序并發(fā)交織這三種類型的SESE區(qū)域，分別進(jìn)展轉(zhuǎn)換生成BPEL代碼。文獻(xiàn)[21,22]提出從BPMN核心元素生成BPEL的技術(shù)，在SESE分解的根底上識別流程模型中的塊狀、類塊狀以及基于Flow的非循環(huán)片段。以上方法的統(tǒng)一思想是將控制流中的順序與并發(fā)構(gòu)造通過SESE分解分割，分別處理。對于順序局部，通常借鑒非構(gòu)造化的流程圖轉(zhuǎn)換為構(gòu)造化的技術(shù)，或自動機(jī)轉(zhuǎn)換為正則式的理論生成構(gòu)造化的控制流構(gòu)造；對于含有并發(fā)的局部，利用BPEL中受限的圖形化特征處理。對于順序與并發(fā)構(gòu)造無法分開處理的情況，這些方法存在局限性。針對混合了順序與并發(fā)的控制流構(gòu)造，有假設(shè)干方法對其展開研究。文獻(xiàn)[23-25]針對一種稱為交疊模式的順序與并發(fā)交織構(gòu)造進(jìn)展了一系列研究，提出由工作流圖生成BPEL代碼的方法，采用復(fù)制相關(guān)活動的思想處理交疊模式的轉(zhuǎn)換[23]，并在后續(xù)工作中提出轉(zhuǎn)換任意類型交疊模式的方法[24,25]。文獻(xiàn)[26]提出判斷一個非循環(huán)工作流圖存在真并發(fā)等價的嚴(yán)格構(gòu)造化形式的條件。在后續(xù)工作中放寬了目標(biāo)模型的構(gòu)造限制[27]，并開發(fā)了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換算法的工具[28]。在國內(nèi)，包括復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、**大學(xué)、**電子科技大學(xué)等在內(nèi)的多所高校都先后展開了與圖形化流程模型向塊狀構(gòu)造轉(zhuǎn)換密切相關(guān)的探索和研究。但從總體上來講，國內(nèi)對于業(yè)務(wù)流程的模型轉(zhuǎn)換研究重視度還不夠，研究成果也與國外存在較大差距。盡管圖形化流程模型向塊狀構(gòu)造的研究近十多年來得到較多的關(guān)注，取得了顯著的進(jìn)展但是仍然存在許多缺乏之處。嚴(yán)格構(gòu)造化這種面向塊狀的構(gòu)造限制要求過于嚴(yán)格。以圖形化建模語言作為流程設(shè)計工具時，不能保證業(yè)務(wù)流程專家設(shè)計出的控制流模型都滿足構(gòu)造化的要求。需要提出一種放寬這種嚴(yán)格限制的構(gòu)造要求。〔2〕缺乏能夠進(jìn)展流程模型的具體轉(zhuǎn)換算法，以及可以支持實(shí)際轉(zhuǎn)換的工具。絕大局部的轉(zhuǎn)換方法目前都停留在理論階段，未根據(jù)其理論給出具體的實(shí)現(xiàn)算法，支持此類算法實(shí)現(xiàn)的工具更是缺乏。參考文獻(xiàn)ElzingaD.Jack,HorakTomas,LeeChung-Yee,etal.BusinessProcessManagement:SurveyandMethodology.IEEETrnasactionsonEngineeringManagement,1995,42(2):119-128.OMG.Model-DrivenArchitecture(MDA)../mda/.OMG.UnifiedModelingLanguage(UML)../cgi-bin/doc?ptc/2004-10-02(8/8/05).四、工程研究的目標(biāo)及主要內(nèi)容本工程研究面向圖形的流程模型向面向塊狀的構(gòu)造化形式的轉(zhuǎn)換方法，并開發(fā)支持此轉(zhuǎn)換方法的軟件工具。具體的研究內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：〔1〕圖形化流程模型到可別離形式的轉(zhuǎn)換算法研究與實(shí)現(xiàn)提出一種放寬嚴(yán)格構(gòu)造化限制的構(gòu)造特征稱為可別離性，可別離性表示流程模型中順序與并發(fā)構(gòu)造能夠通過分解為獨(dú)立區(qū)域分別處理的特性。由于含有非嚴(yán)格嵌套的構(gòu)造，可別離性能夠表達(dá)比嚴(yán)格構(gòu)造化更多的控制流構(gòu)造。以可別離的流程模型為目標(biāo)，研究并實(shí)現(xiàn)圖形化流程模型到可別離形式的轉(zhuǎn)換算法。〔2〕根據(jù)圖形化流程模型到可別離形式的轉(zhuǎn)換算法開發(fā)具體的實(shí)現(xiàn)工具根據(jù)1)中給出的算法實(shí)現(xiàn)，開發(fā)具體的轉(zhuǎn)換工具，此工具能夠以圖像化建模工具中繪制的流程模型作為輸入，轉(zhuǎn)換并輸出具有可別離特性的流程模型。此處并不要求能夠處理所有類型的圖形化流程模型的轉(zhuǎn)換，局部支持即可。五、工程創(chuàng)新特色概述與傳統(tǒng)的以嚴(yán)格塊狀構(gòu)造作為轉(zhuǎn)換目標(biāo)的方法不同，本工程提出一種放寬嚴(yán)格構(gòu)造化限制的構(gòu)造特征稱為可別離性，它表示流程模型中順序與并發(fā)構(gòu)造能夠通過分解為獨(dú)立區(qū)域分別處理的特性，能夠表達(dá)比嚴(yán)格構(gòu)造化更多的控制流構(gòu)造。以可別離的流程模型為目標(biāo)，研究圖形化流程模型到可別離形式的轉(zhuǎn)換算法，并開發(fā)實(shí)現(xiàn)工具。六、工程實(shí)施方案及實(shí)施方案本工程擬采用如下實(shí)施方案：本工程擬用一年時間完成，前期工作主要學(xué)習(xí)和研究轉(zhuǎn)換算法的理論，在前期工作根底上開發(fā)算法，最后開發(fā)相應(yīng)的工具。具體進(jìn)度安排如下：2014年11月～2015年3月:1、將小組成員分成兩隊：楊文、趙延升為第一隊，王亞麗和*興晨為第二隊。2、主要學(xué)習(xí)理論，閱讀?TheProgramStructureTree:putingControlRegionsinLinearTime?和?DiscoveringandClassifyingRegionsinWorkflowGraphs?等論文；3、明確細(xì)化研究內(nèi)容：第一隊前期主要負(fù)責(zé)以?TheProgramStructureTree:putingControlRegionsinLinearTime?為主的論文的研究閱讀；第二小隊主要負(fù)責(zé)以?Petri網(wǎng)?和?DiscoveringandClassifyingRegionsinWorkflowGraphs?為主的一系列相關(guān)論文和書籍的閱讀；2015年4月～2015年6月：兩小隊將自己的研究成果總結(jié)分類整理互換，互相熟悉對方的研究成果；2、小隊整合，整理算法的具體實(shí)現(xiàn)思路，然后給出偽代碼；2015年7月～2015年9月：1、擬用JAVA語言實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換算法；2、開發(fā)支持工具；2015年10月～2015年12月：1、總結(jié)研究成果，發(fā)表論文；2、整理相關(guān)軟件；3、撰寫總結(jié)報告。七、成員分工情況*興晨：負(fù)責(zé)算法研究、軟件檢測和書籍資料的選擇；楊文：負(fù)責(zé)算法的研究、論文整理和組織協(xié)調(diào)；趙延升：負(fù)責(zé)算法的研究、軟件檢測和光盤的挑選；王亞麗：負(fù)責(zé)算法的研究、論文整理。注：財務(wù)由所有組員和指導(dǎo)教師共同管理。八、預(yù)期成果及成果形式預(yù)期成果：轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)算法與支持工具。成果形式：算法源代碼和可運(yùn)行的軟件系統(tǒng)。九、資助經(jīng)費(fèi)使用方案〔支出工程、計算根據(jù)及理由〕一、書籍資料費(fèi)：?headfirstJava?65.2/本?thinkinginJava?388.10/本?算法導(dǎo)論?128/本?C++Primer?72/本等相關(guān)書籍的購置約合