[论文解读] Declarative Event-Based Workflow as Distributed Dynamic Condition Response Graphs

Thomas Hildebrandt, Raghava Rao Mukkamala|IT University Of Copenhagen (IT University of Copenhagen)|Oct 19, 2011

Business Process Modeling and AnalysisBusiness, Management and Accounting参考文献 24被引用 17

一句话总结

本文提出了动态条件响应图（DCR-Graphs），一种声明式、基于事件的工作流模型，其对主要事件结构进行了泛化，支持灵活、约束驱动的流程建模。通过使用四种基本关系——条件（condition）、响应（response）、包含（include）和排除（exclude）——该模型支持动态、分布式的流程，并具备可视化运行时状态追踪功能，同时通过与Büchi自动机的正式映射实现验证。

ABSTRACT

We present Dynamic Condition Response Graphs (DCR Graphs) as a declarative, event-based process model inspired by the workflow language employed by our industrial partner and conservatively generalizing prime event structures. A dynamic condition response graph is a directed graph with nodes representing the events that can happen and arrows representing four relations between events: condition, response, include, and exclude. Distributed DCR Graphs is then obtained by assigning roles to events and principals. We give a graphical notation inspired by related work by van der Aalst et al. We exemplify the use of distributed DCR Graphs on a simple workflow taken from a field study at a Danish hospital, pointing out their flexibility compared to imperative workflow models. Finally we provide a mapping from DCR Graphs to Buchi-automata.

研究动机与目标

• 通过提出一种声明式替代方案，解决指令式工作流模型的僵化性问题，支持灵活执行与演化。
• 通过提供一种可视化、用户友好的符号表示，避免复杂逻辑语法，克服基于LTL方法的局限性。
• 通过基于角色的事件分配机制和对无限行为的支持，实现动态与分布式流程建模。
• 通过保守泛化主要事件结构，为工作流执行与验证提供形式化基础。
• 通过提供原型引擎及与SPIN等模型检测工具的集成，促进实际应用。

提出的方法

• 将 DCR-Graphs 定义为有向图，其中事件作为节点，包含四种关系：条件（→•）、响应（•→）、包含（→+）和排除（→−）。
• 引入标记（markings）以表示 DCR-Graph 的运行时状态，支持对活动事件和可执行事件的可视化。
• 通过用条件与响应关系对替代因果顺序，对主要事件结构进行泛化，以建模进展与依赖关系。
• 扩展模型以支持事件的动态增删，实现对无限行为的有限表示。
• 为事件分配角色与主体，以建模跨多个参与者的分布式协调行为。
• 提供从 DCR-Graphs 到 Büchi 自动机的正式映射，以刻画有限与无限运行的接受条件。

实验结果

研究问题

• RQ1 声明式工作流模型如何在无需完整重规格化的情况下支持灵活执行与演化？
• RQ2 一种可视化、基于约束的符号表示是否既能保持人类可读性，又能具备形式化基础以支持验证？
• RQ3 如何对动态行为（包括无限运行与事件重构）进行有限建模与表示？
• RQ4 DCR-Graphs 与主要事件结构、Petri 网等成熟模型之间存在何种形式化关系？
• RQ5 DCR-Graphs 在保持对终端用户更友好性的同时，能在多大程度上表达与 LTL 相同的行为？

主要发现

• DCR-Graphs 对主要事件结构提供了保守泛化，在保留其形式性质的同时，增加了动态行为与分布支持。
• 通过其双重视角的条件与响应关系，该模型支持弱并发公平性，能够正确处理非确定性执行。
• 图形化符号支持通过标记实现运行时状态的直接可视化，显著提升了非专家用户的可用性与透明度。
• 与 Büchi 自动机的正式映射使得对有限与无限执行的模型检测与形式化验证成为可能。
• 原型实现已与 SPIN 模型检测器集成，验证了其在工具支持的工作流分析中的可行性。
• 在可用性方面，该方法优于基于 LTL 的模型，同时保持了对现实世界工作流的足够表达能力，该结论在医院案例研究中得到验证。