殷 龙 （河北工业大学 经济管理学院，天津 300400）

运用YAWL和ProM进行工作流仿真研究

殷 龙 （河北工业大学 经济管理学院，天津 300400）

仿真被广泛应用于抽象的稳态业务流程分析，这种分析有助于初始的业务流程设计，但并不太适用于运营决策和持续改进。文章通过信用卡申请示例介绍了在工作流管理环境下的操作决策支持的仿真系统，该方法集合并扩展了工作流管理系统YAWL和流程挖掘框架ProM，不仅利用工作流程的设计，而且还记录了描述系统观察到的历史行为的数据，以及关于工作流当前状态的信息。

YAWL；工作流；仿真

1 背景

近年来，越来越多的企业意识到，把引入和实现先进的业务流程管理（Business Process Management，BPM）作为企业提升信息管理、提高生产和服务水平，参与市场竞争的重要战略已迫在眉睫。工作流仿真是业务流程分析和改进的有力工具，其中重要的挑战是建立可以反映现实流程的仿真模型。本文介绍通过使用ProM[1]和YAWL[2]来形成一种集成设计、历史和状态信息的工作流管理系统支持的业务流程创建仿真模型的新方法。

YAWL（Yet Another Workflow Language）是一种完全开源的新工作流程语言技术。它基于非常丰富的工作流定义语言，能够捕获各种任务之间的流依赖关系。从起初作为学术原型，YAWL已经发展成为企业级工作流程引擎。过程挖掘框架ProM已经扩展将三种类型的信息合并成一个单一的模拟模型。此外，ProM还用于以各种方式分析和比较日志。

2 实现过程

2.1 概述和示例

（1）概述。设计信息是静态的，即是在设计时提供的支持流程和组织的规范。该信息用于创建仿真模型的结构。历史和状态信息是动态的，即每个事件增加的历史过程对当前状态的改变。聚合这些历史信息，用于在模拟模型中设置参数。例如，通过聚合历史数据可以得出到达率和处理时间。通常，这些模拟参数对于个体变化不是很敏感。例如，平均处理时间通常仅在很长一段时间内逐渐变化。

（2）示例。图1所示为以YAWL工作流程模型表示的信用卡申请过程。申请人提交申请时，该过程开始。收到申请后，信用认证员将检查申请信息是否完整。如果没有，店员要求提供额外的信息，并等待，直到收到此信息后再继续。对于完整的申请，店员进行进一步检查以验证申请人的收入和信用记录。根据请求的贷款是否大（例如大于500美元）还是较小，执行不同的支票。验证的应用程序然后传递给管理员以决定是接受还是拒绝应用程序。在接受的情况下，申请人被通知该决定，并将信用卡交付给申请人。对于被拒绝的申请，申请人被通知该决定，过程结束。

这里我们假设这个示例工作流已经运行了一段时间，设置相关数据如下。

事件到达率：每周100次；申请工作时间：平均4个工作日；人员设置：8名员工，其中有3名担任“经理人”，7名担任“职员”（一个人可以有多个角色）。

进一步假设，由于11月份宣传圣诞促销活动成功，每周信用卡申请数量暂时翻一番，达到200个。促销期已经结束，预计每周将减少到100个申请。但是，由于申请量的增加，该系统现在在不同的处理阶段积压了150个申请，其中一些已经在系统中超过一周。从现在开始的两个星期（“利益时间范围”），管理层希望从当前状态（“快进”）执行模拟实验，以确定是否可以及时清除积压。

图1 在YAWL中建立的信用申请流程

2.2 通过YAWL和ProM实现

（1）提取仿真的相关信息。工作流规范中的信息补充了从事件日志中获取的历史数据和组织模型数据库中的数据。在YAWL工作流程系统中，每当活动启用、完成或取消，以及此事件发生的时间和参与的人员时，就会创建事件日志，另外还保留了在整个系统中输入和使用的数据值的日志。因此，我们可以检索有关执行完成的流程实例的历史数据。

（2）生成模拟模型。需要在ProM中执行YAWL导入工作流程和组织模型以及事件日志并进行分析；将来自组织模型和日志分析的仿真相关信息整合到YAWL模型中；YAWL模型必须转换为Petri网模型（因为YAWL是基于彩色Petri网发展而来）；最后，综合转换模型可以用彩色Petri网（CPN）模型表达。

（3）加载当前状态。获取有关当前状态的以下信息，并作为模拟运行的初始状态引入。

按照上述的仿真实验，即由于积压了150个申请，将包含这150个申请案例的状态文件加载到模型中，并对未来两周进行仿真实验。同时还应向模型添加更多的资源，并观察在这个时间范围内如何影响积压和处理信用卡应用程序的吞吐量时间。

（4）分析模拟日志。从生成的CPN模型中模拟四种不同情况的过程：a.空的初始状态（图2中的empty）；b.在当前状态文件中加载目前在系统中的150个应用程序，并且不对模型进行修改，（图2中的as-is）；c.加载当前的状态文件并添加4个额外的资源（2个角色为“经理”，另外3个为“职员”），以帮助更快地清除积压（图2中的to be A）；e.加载当前状态文件并添加8个额外的资源（4个角色为“经理”，6名角色为“职员”） （图2中的to be B）。

图2表达了这4种情况之间的差异，它描绘了在未来两周内针对每个场景进行示例仿真运行的工作流系统中的案例数量（即申请信用卡）数量的发展。在场景1的情况下，模拟开始于系统中有0个信用卡应用程序。这既不反映正常情况，也不能捕捉目前积压的案件。其他3种情况加载定义的初始状态，其中包含假定当前在系统中的150个信用申请程序。此外，可以观察到，在向流程添加额外资源的场景中，情况负载比没有进一步干预更快地降低到正常水平。但是，情形B比A尽管添加了两倍的资源，但是情形B的情况比A要好的多。这样，我们可以以此来评估可能采取的措施对现有问题的影响，即可以根据比较不同的“假设”情景来估计实际效果。

图2 针对不同场景的模拟过程中的应用数量

3 结束语

本文通过信用卡申请示例结合工作流管理系统YAWL和流程挖掘框架ProM介绍了在工作流环境下的操作决策仿真系统；对促进YAWL在仿真应用领域有重要参考价值，下一步需要继续对YAWL仿真分析进行完善。

[1]W.M.P.van der Aalst,B.F.van Dongen,C.W.Günther,et al.ProM 4.0:Comprehensive Support for Real Process Analysis[C]//Petri Nets and Other Models of Concurrency（ICATPN）,2007.

[2]W.M.P.van der Aalst,A.H.M.ter Hofstede.YAWL:Yet Another Workflow Language[J].Information Systems,2005,30(4):245-275.

Research on Workflow Simulation Using YAWL and ProM

YIN Long (School of Economics and Management,Hebei University of Technology,Tianjin 300400,China)

Simulation is widely used in abstract steady-state business process analysis,which helps to initial business process design,but is not suitable for operational decisions and continuous improvement.This paper introduces the simulation system of operational decision support in the workflow management environment through the credit card application example.This method combines and extends the workflow management system YAWL and theprocessminingframework ProM,not only using the design of the workflow,but also recorded the description.The system observes the historical behavior of the data,as well as the current state of the workflow information.

YAWL;workflow;simulation

F273

A

1002-3100(2017)12-0036-02

2017-10-02

殷 龙（1993-），女，河北唐山人，河北工业大学经济管理学院硕士研究生，研究方向：运营管理、工程管理。