автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Логико-языковые средства автоматизации производственных процессов

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

На правах рукописи

Шундеев Александр Сергеевич

ЛОГИКО-ЯЗЫКОВЫЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Специальность 05.13.11 математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва — 2005 год

Работа выполнена в Институте механики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор

Васенин Валерий Александрович

доктор физико-математических паук, профессор

Чечкин Александр Витальевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Смелянский Руслан Леонидович

кандидат физико-математических паук, доцент

Валединский Владимир Дмитриевич

Ведущая организация:

Институт математики СО РАН.

Защита диссертации состоится « 14 » октября 2005 г. в и часов на заседании диссертационного совета Д. 501 001.44 в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ, 2-й учебный корпус, факультет ВМиК, аудитория 685.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета ВМиК МГУ.

Автореферат разослан « » СЯНГГАс^рА 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета профессор

Г* 9^8

Jy£ffгт

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Высокие темпы развития мирового информационного пространства на базе Интернет и активное использование компьютерных технологий во многих, — в гром числе национально значимых сферах человеческой деятельности выдвигают на первый план проблемы автоматизации процессов, сопровождающих эти сферы деятельности. Возможности используемых для этих целей технологий, уровень средств и систем автоматизации во многом определяют состояние научно-технического прогресса в той или иной стране и в мировом сообществе в целом. Отмеченные обстоятельства указывают на важную роль исследований, связанных с поиском эффективных математических моделей, алгоритмического и программного обеспечения технологий автоматизации производственных процессов1.

В настоящее время технология автоматизации производственных процессов получила широкое распространение. Диапазон ее применения простирается от традиционного электронного документооборота до областей, связанных с интеграцией информационно-вычислительных средств, обеспечивающих поддержку высокотехнологичных сфер деятельности человека в науке и промышленности, бизнесе и медицине. Несмотря на то, что данная технология бурно развивается с 70-х годов прошлого столетия, и уже более 10 лет идет процесс ее стандартизации, многие важные проблемы на сегодняшний день имеют либо частичное, либо неудовлетворительное решение. Это прежде всего касается разработки стандартных средств документирования автоматизированных производственных процессов и оценки их выразительности Отсутствие широко признанных адекватных математических моделей приводит к тому, что семантика основных структурных составляющих языков их документирования подчас остается неопределенной. В результате практическое использование средств документирования, а тем более их повсеместное внедрение, оказывается затруднительным. Другой важный блок вопросов связан с проверкой корректности и адскватиости формальных моделей автоматизированных производственных процессов (адекватности реальным процессам, которые они моделируют). Существующие

'В англоязычной литературе используется те; <1#(М19>4М1М#вМАЛ Ь Н Л Я

БИБЛИОТЕКА..

с

математические модели и реально использующиеся на практике программные средства позволяют оценивать лишь ограниченный стандартный набор свойств процессов. При этом важный этап анализа, связанный с проверкой адекватности сводится к рутинному пошаговому выполнению тестовых запусков реализаций процессов. Необходимость решения обозначенных проблем, связанных с разработкой средств документирования, построением и исследованием адекватности математических моделей автоматизированных производственных процессов, определяет актуальность диссертационной работы.

Цель работы

Целью данной работы является

• исследование и разработка новых логико-языковых средств анализа и управления автоматизированными производственными процессами,

• построение на их основе специализированной программной системы для управления автоматизированными производственными процессами в области материаловедения и механики деформируемого твердого тела.

Основные результаты работы

• Разработан и программно реализован язык ХРБ1Ь, составляющий основу логико-языковых средств автоматизации производственных процессов, который позволяет, как определять, так и реализовывать такие процессы.

• На основе аппарата сетей Петри разработан и обоснован метод проверки адекватности определений производственных процессов их реальным аналогам.

• На базе языка ХРБ1Ь спроектирован и построен программный комплекс для автоматизации процессов сопровождения научных исследований и экспериментов, апробированный на примере решения задач механики деформируемого твердого тела и материаловедения.

Научная новизна

Отличительной особенностью языка XPDIL является возможность в единообразном виде описывать схему выполнения и промежуточные состояния реализаций автоматизированного производственного процесса. Данная особенность впервые на практике позволила свести функционирование системы автоматизации производственных процессов к манипулированию XML документами. Как результат, — появилась возможность одновременно осуществлять автоматизацию различных классов производственных процессов — продукционных и специализированных.

Новая математическая модель автоматизированных производственных процессов позволила формализовать метод Ван-дер-Альста и Хофстеда2 (изначально нестрого формализованный с математической точки зрения) оценки выразительности средств описания автоматизированных производственных процессов. В рамках данной математической модели проведено исследование свойств и выразительности языка XPDIL.

На базе аппарата сетей Петри и теории регулярных языков были созданы новые методы проверки адекватности моделей автоматизированных производственных процессов. Отличительной чертой данных методов является возможность средствами соответствующего регулярного языка описывать и проверять поведение целого набора реализаций процессов, без осуществления их тестовых запусков.

Практическая ценность

Созданный автором язык XPDIL представляет собой эффективное средство для описания процессов автоматизации практически значимых научных исследований. Построен прототип системы автоматизации производственных процессов, основанный на языке XPDIL. Данный программный комплекс предназначен для автоматизации исследований структурных и механических свойств материалов. Его первая версия успешно прошла тестовые испытания при проведении таких исследований территориально распределенным коллективом ученых, основные группы которого работают в

'Aalst W.M.P. van der., Hofstede A.H.M. ter., Kiepuszewski В., Barros А.Р. Workflow patterns // Distributed and parallel databases. — 2003. — Vol. 14, №1. — pp. 5-51.

г. Москве (НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова) и г. Уфе (НИИ проблем сверхпластичности металлов РАН).

Методы исследования

Результаты диссертационной работы получены с использованием методов теории формальных языков, методов теории сетей Петри и современных средств программирования.

Аппробация работы и публикации

Основные положения работы докладывались на международной научно-методической конференции "Новые информационные технологии в университетском образовании" (2001 г.), на школе-семинаре по компьютерной автоматизации и информатизации АС8'2002 (2002 г), на научной конференции "Ломоносовские чтения" (2001 г. и 2004 г.), на международной научной конференции "Мальцевские чтения" (2003 г.), на механико-математическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова на семинаре "Современные сетевые технологии" под руководством проф. В. А Васенина (2001 г. и 2004 г), в ВИНИТИ РАН на семинаре "Логические проблемы интеллектуальных систем" под руководством проф В. К. Финна (2004 г. и 2005 г.), на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ им М В. Ломоносова на семинаре "Современные методы и средства моделирования систем обработки и передачи данных" под руководством проф. Р. Л. Смелянского (2004 г.), на семинаре "Автоматизация программирования" под руководством проф. М. Р. Шура-Бура (2005 г.).

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Общий объем диссертации 168 страниц, из них 8 страниц занимают приложения. Список литературы содержит 76 наименований

Краткое содержание работы

Во введении раскрываются цели работы и отражается ее актуальность.

Первая глава является вводной и посвящена изложению основных положений технологии автоматизации производственных процессов, их классификации и анализу.

Исторически, принято считать, что прообразами современных систем автоматизации производственных процессов (с.а.п.п.) стали появившиеся в 70-х годах прошлого столетия для нужд банковской и страховой сферы системы электронного документооборота. Одно из направлений в развитии электронного документооборота тех лет заключалось в реализации идеи автоматизированного офиса. В основу данного направления было положено понятие потока заданий между сотрудниками организации. Каждое задание представляет собой совокупность документов и инструкций по их обработке. При этом, система электронного документооборота должна отвечать за правильную и автоматическую навигацию таких заданий между сотрудниками внутри организации.

Другой традиционной сферой применения технологии автоматизации производственных процессов является деятельность, связанная с интеграцией приложений. В электронном документообороте и в интеграции приложений используются два полярных типа автоматизированных производственных процессов. В первом случае главный акцент ставится на координацию человеческих ресурсов с целью достижения некоторой производственной задачи, а во втором случае — на координацию машинных ресурсов. В настоящее время, на практике, используется широкий диапазон автоматизированных производственных процессов, в которых одновременно и с разной степенью интенсивности задействованы как человеческие, так и машинные ресурсы. Примером использования таких автоматизированных процессов является новый подход к автоматизации сопровождения сложных научных экспериментов, развиваемый в настоящее время в Институте механики МГУ им. М.В. Ломоносова. Под сложным научным экспериментом понимается исследование, проводимое на стыке нескольких научных направлений, в котором задействованы специалисты из разных предметных областей. К числу исследований, которые с полным правом можно рассматривать как сложный научный эксперимент со всеми характерными пробле-

мами, относится задача получения с помощью термомеханического воздействия изделий с требуемыми функциональными свойствами. Данная задача находится на стыке материаловедения, механики, прикладной математики и информатики.

К настоящему времени в технологии автоматизации производственных процессов главенствующее положение занял операционный подход. В соответствии с операционным подходом производственный процесс (процесс) — это одна или более связанных между собой операций (шагов процесса), совместное выполнение которых реализует некоторую производственную задачу. В основе автоматизации производственного процесса посредством с а п.п лежат два понятия: определение процесса и реализация процесса Определение процесса представляет собой детально разработанную схему (шаблон) выполнения производственного процесса. С.а.п.п. способна интерпретировать подобную схему с целью создания и управления ходом проведения (выполнения) конкретных реализаций процесса, привлекая при необходимости человеческие ресурсы, а также вызывая соответствующие про-грамные приложения и средства. Каждому определению процесса может соответствовать целый набор реализаций, отличающихся друг от друга временем создания и исходными данными.

Выделяют следующие базовые структурные составляющие в определении процесса: шаг процесса и переход. Определение процесса, как правило, представляется в виде набора шагов, соединенных переходами. Каждый шаг — это отдельный «кусок» работы (операция), который должен быть выполнен в рамках производственного процесса либо автоматически, либо с привлечением человеческих ресурсов. После выполнения шага процесса управление передается по исходящим переходам другим шагам процесса, которые также могут быть выполнены.

По результатам анализа основных положений технологии автоматизации производственных процессов и их классификации сделан вывод, что с.а.п.п., предназначенная для автоматизации сопровождения сложных научных экспериментов, должна поддерживать два различных класса производственных процессов (продукционные и специализированные). Продукционные процессы обладают характерной чертой — определение процесса разрабатывается детально и полно. При этом, основная задача заключается в автоматизации не уникальных, а часто повторяемых последовательностей

операций. Таким образом, серию однотипных экспериментов необходимо автоматизировать как продукционный процесс. Специализированные процессы применяются в ситуациях когда нет устоявшихся шаблонов для обмена информацией между участниками процесса Учитывая тот факт, что научный эксперимент заранее промоделировать сложно, первые эксперименты в серии всегда должны автоматизироваться как специализированные процессы.

Вторая глава посвящена анализу существующих логико-языковых средств описания и верификации автоматизированных производственных процессов на предмет оценки эффективности их использования в тех или иных предметных областях.

Организация Workflow Management Coalition (WfMC) объединяет ведущих производителей, потребителей, аналитиков и исследователей в области автоматизации производственных процессов Задачи WfMC заключаются в выработке стандартных моделей и терминологии, а также в разработке интерфейсов, описывающих взаимодействие с.а.п.п. друг с другом, с пользователями и с прикладными программами.

Одним из направлений WfMC является разработка стандартных языков описания определений процессов, предназначенных для обмена определениями процессов между различными с.а.п.п. В настоящее время усилия WfMC направлены на разработку нового, основанного на технологии XML языка описания определений процессов XPDL (XML Process Definition Language). Проект языка XPDL со статусом "Final Draft" был опубликован в октябре 2002 года. Основное достоинство и одновременно недостаток языка XPDL заключается в следующем. При его создании разработчики стремились реализовать минимальный набор конструкций, представленных в большинстве современных с.а п.п Тем не менее, следует отметить, что на практике встречаются конструкции, которые напрямую не поддерживаются через данный минимальный набор, однако реализуются в некоторых лидирующих на сегодня с.а.п.п. Учитывая этот факт, создатели языка XPDL заложили в него возможность для разработчиков программного обеспечения создавать и использовать специализированные расширения языка XPDL. Основным механизмом построения специализированных расширений является использование разработчиком своих собственных дополнительных атрибутов

Вместе с тем остается открытым вопрос: подходит ли язык XPDL на роль единого стандартного формата для обмена определениями процессов ? Для того, чтобы ответить на данный вопрос необходимо научиться оценивать выразительные способности (выразительность) подобных языков

Оригинальное решение задачи оценки выразительности языков описания определений процессов было предложено Ван-дер-Альстом и Хофстс-дом. В основу подхода было положено понятие шаблона (workflow pattern) -управляющей конструкции, поддерживаемой (или нет) средствами рассматриваемого языка описания определений процессов. Всего было выделено около 30 шаблонов, 20 из которых были использованы для сравнения функциональных возможностей 15 современных с.а.п.н, а также ряда стандартных языков, включая XPDL, UML Activity Diagrams, BPEL4WS, BPML, XLANG, WSFL и WSCI. При этом выразительность языка (функциональность с.а п п ) оценивалась набором поддерживаемых шаблонов Основанный на шаблонах анализ языка XPDL показал, что данный язык поддерживает только 11 стандартных шаблонов

Разработка автоматизированного производственного процесса включает создание его формальной модели и проведение ее всестороннего тестирования и анализа. Под верификацией понимают доказательство логической корректности (соответствие ранее выработанным спецификациям) предложенной модели процесса.

При отборе для анализа средств верификации автоматизированных производственных процессов автором были использованы следующие критерии. Первый критерий — наличие развитой математической теории, лежащей в основе средств верификации, в рамках которой существует возможность обосновать границы их применимости и оценить сложность основных алгоритмов. Второй критерий — наличие подержки в виде программных систем, релизующих средства верификации и совместимых с промышленными с.а п.п Третий критерий — совместимость с современной операционной парадигмой.

В результате, удалось выделить две методики, которые с одной стороны полностью удовлетворяют отборочным критериям, а с другой стороны, — являются типичными представителями двух важнейших направлений в развитии средств верификации автоматизированных производственных процессов. Первое направление будем называть динамические средства

верификации, а второе направление — статические, средства.

Для первого направления, основу которого главным образом составляет аппарат сетей Петри, характерны широкие возможности по описанию различных моделей производственных процессов, а также их функционирования Имеются возможности по описанию не только определений процессов, но и реализаций процессов (разметка сетей Петри), а также выполнения реализаций процессов (отношение достижимости сетей Петри). Благодаря данному обстоятельству ряд промышленных с а.п.п. таких, как COSA (Software Ley, Германия), INCOME (Promatis, Германия), LEU (Vebacom, Германия), выбрали сети Петри в качестве своего языка разработки определений процессов.

Типичным представителем статических средств верификации является подход, основанный на редукции графов. Его отличительные особенности — относительная простота основных алгоритмов, узкий класс, описываемых моделей автоматизированных производственных процессов, а также сложность обоснования.

Анализ логико-языковых средств описания и верификации автоматизированных производственных процессов, проведенный в данной главе, позволил сделать вывод о существующей зависимости между областью применения с.а.п.п. и поддерживаемыми ими стандартными шаблонами (моделирующими конструкциями). Так для систем электронного документооборота характерна поддержка конструкции произвольных циклов. В то же время графовая структура процессов, использующихся для решения задачи интеграции приложений, не содержит циклов (является относительно простой) При этом используются уникальные конструкции соединения входящих переходов. Тем самым, можно предположить, что для сферы интеграции приложений существует возможность успешного использования статических методов верификации, а для сферы электронного документооборота — только динамических средств. Данное предположение подтверждается практикой использования CASE-средств FlowMake и Woflan.

В третьей главе излагаются синтаксис, семантика, дается оценка выразительности разработанного автором языка XPDIL (XML Process Definition and Instance Language). Отличительной чертой языка XPDIL от существующих языковых средств описания автоматизированных производственных

процессов является возможность в едином унифицированном формате представлять как определения, так и реализации процессов.

Опишем основные синтаксические конструкции языка XPDIL. В любом XPDIL - документе элемент верхнего уровня имеет имя Process. Данный элемент может содержать шесть атрибутов (id, Name, Version, Type, Start, Priority). Язык XPDIL может использоваться для описания определений процессов, реализаций процессов, а также для описания реализаций процессов, запущенных (выполняемых) в качестве подпроцессов. Данная информация заносится в атрибут Туре. Значение атрибута Id представляет собой уникальный идентификатор XPDIL - документа относительно некоторой совокупности документов Значение атрибута Name представляет собой «читаемое» (как правило несущее смысловую нагрузку) имя определения процесса. Атрибут Start может принимать два значения AUTOMATIC и MANUAL. В описании определения процесса первое значение указывает на то, что выполнение запускаемых в соответствии с данным определением реализаций процесса начинается автоматически сразу после их создания. Второе значение указывает на «ручной» запуск выполнения реализации процесса. В этом случае по времени между созданием реализации и началом ее выполнения должно произойти некоторое внешнее событие. Значение атрибута Start в описании реализации процесса или реализации подпроцесса сохраняет информацию о поизведенном способе запуска. Значение атрибута Priority определяет приоритет процесса.

Кроме атрибутов элемент Process может в себя включать и другие элементы. К основным включаемым элементам относятся Step, Transition, Participant, Data, Parameter.

Для описания данных процесса в языке XPDIL используется элемент Data. Значением атрибута Туре элемента Data является тип рассматриваемых данных. Значение INTEGER указывает на целочисленные данные, значение REAL — на данные, интерпретируемые как числа с плавающей точкой, a STRING — на текстовые строки. Элемент Data может включать в себя элементы Value и Length. Элемент Value используется для текстового представления значения данных, а элемент Length используется для задания размера подобного представления.

Элемент Parameter используется для формального задании параметров процесса и его отдельных шагов. Данный элемент является пустым. Атри-

бут Step используется для указания того, что данный элемент описывает параметр шага процесса, имя которого является значением данного атрибута Значением атрибута Data является имя данных процесса, которые собственно и используются в качестве параметров. Атрибут Mode используется для установки режимов использования (типов параметров) соответствующих данных. Значение IN означает что данные открыты только на «чтение» (входной параметр), OUT — данные открыты только на «запись» (выходной параметр) и IN0UT — данные открыты и на «чтение» и на «запись».

Элемент Participant используется для описания участников процесса. Через значение атрибута Туре данного элемента задается тип участника процесса. Возможные значения: пользователь, группа пользователей, внешнее приложение. Через включаемый элемент User производится связывание абстрактного описания участника процесса с реальными пользователями с.а.п.п.

Для описания шага процесса в XPDIL-документе используется элемент Step. В процессе могут быть выделены шаги, с которых начинается выполнение реализаций процесса (начальные шаги), а также шаги (заключительные шаги), завершение выполнения хотя бы одного из которых, означает завершение выполнения всей реализации в целом. В обоих случаях используется атрибут Туре. При этом, в первом случае он принимает занчение START, а во втором случае — FINISH.

Перейдем к рассмотрению уникальных элементов, содержащихся в элементе Step. Элемент Performer не имеет атрибутов и содержит в себе текстовую строку, которая интепретируется как некоторое выражение. В качестве аргументов выражение принимает данные процесса, а значением является имя участника процесса, ответственного за выполнение рассматриваемого шага процесса. Элемент TransitionRestriction является пустым и содержит только два необязательных атрибута Join и Split. Значение первого атрибута определяет тип элемента соединения входящих переходов шага процесса, а значение второго — тип элемента расщепления исходящих переходов. Самым важным является элемент Implementation, через который определяется выполнение шага реализации процесса. Этот элемент имеет шесть атрибутов. Атрибут Туре определяет способ выполнения шага процесса. Значение AUTOMATIC говорит о том, что шаг будет выполнен автоматически без привлечения людских ресурсов и вызовов подпроцесса. Значение

MANUAL устанавливает «ручное» выполнение шага, а значения SUBFL0W_A и SUBFLOW_S —, соответственно, асинхронный и синхронный вызов подпроцесса. В случае «ручного» выполнения шага процесса для пользователя, отвечающего за данный шаг, формируется задача. Уникальный идентификатор данной задачи заносится в качестве значения в атрибут Task. Элемент Implementation может включать в себя набор элементов типа Work, который содержит в виде выражений инструкции по промежуточной обработке данных процесса.

В XPDIL - документах элемент Transition используется для описания переходов Значения атрибутов From и То задают имена шагов процесса, которые связывает данный переход Переход может определять цикл, в этом случае атрибут IsLoop принимает значение YES. Элемент Transition может включать в себя элемент Condition, который не содержит атрибутов, и включает в себя только текстовую строку, интерпретируюмую как логическое выражение, приписанное переходу.

Ниже приведен пример XPDIL-описания.

<?зш1 version="1.0"?>

<Process id = "1" Na®e="sequence" Type=" INSTANCE" Start=' 'AUTOMATIC' '>

<Step Name=''A " >

<TjransitionRest notion Split=' 'AND' '/> «Implementation Type=''AUTOMATIC' '/>

</Step>

<Step Name=' 'B">

«TransitionRestriction Join="AND"/> <Implementation Type="MANUAL "/>

</Step>

«Transition Name="AB" From="A" To="B"> <Condition> 1 </Condition>

</Transition> </Process>

Исследование выразительности языка XPDIL осуществлено на основе подхода, разработанного Ван-дер-Альстом и Хофстедом. Данный подход предполагает исследование возможности реализовать конструкцию каждого из двадцати стандартных шаблонов средствами языка XPDIL. В качестве результата подобного исследования для каждого из стандартных шаблонов должна быть установлена одна из трех возможных альтернатив: шаблон

поддерживается (имеет прямую реализацию), шаблон не поддерживается, шаблон имеет частичную реализацию в языке XPDIL

В проведенном исследовании существенную роль играла введенная в диссертационной работе формальная модель языка XPDIL. Так в рамках данной модели были сформулированы и доказаны утверждения о поддержке тех или иных шаблонов. Для большинства не поддерживаемых языком XPDIL шаблонов соответствующие утверждения не могут быть формализованы в рамках модели языка XPDIL. Действительно, с этой целью необходимо использовать более «широкую» модель, существенно расширяя формальную модель языка XPDIL. Чтобы обойти данное ограничение, для каждого пе поддерживаемого шаблона было сформулировано возможное необходимое условие его поддержки для дальнейшего опровержения. Как правило, при помощи построения контрпримера. Для шаблонов, имеющих частичную реализацию, была показана невозможность их прямой реализации. В то же время, для них была указана обоснованная заменяющая конструкция либо в терминах формальной модели языка XPDIL, либо в виде XPDIL - описания Итогом проведенного исследования является следующая теорема.

Теорема. Среди 20 протестированных стандартных шаблонов язык XPDIL

• напрямую поддерживает 6 шаблонов — WP1 (последовательность), WP2 (параллельное расщепление), WP3 (синхронизация), WP4 (эксклюзивный выбор), WP5 (простое соединение), WP6 (множественный выбор);

• не поддерживает 10 шаблонов — WP7 (синхронизирующее соединение), WP8 (множественное соединение), WP9 (дискриминатор), WP10 (произвольные циклы), WP14 (множественная реализация с синхронизацией типа 2), WP15 (множественная реализация с синхронизацией типа 3), WP16 (отложенный выбор), WP17 (перемежающаяся параллельная маршрутизация), WP18 (условие состояний), WP19 (аннулирование шага);

• частично реализует 4 шаблона WP11 (неявное завершение), WP12 (множественная реализация без синхронизации), WP13 (множественная реализация с синхронизацией типа 1), WP20 (аннулирующее условие).

В качестве основного вывода отметим, что проведенный анализ языка ХРИГЬ показал достаточность его выразительных средств для описания широкого класса производственных процессов, в том числе, процессов сопровождения сложных научных экспериментов в области материаловедения и механики деформируемого твердого тела.

В четвертой главе рассматриваются архитектура и технологические решения специализированной с.а.п.п., основанной на языке ХР01Ь и предназначенной для сопровождения научных экспериментов в области механики и материаловедения.

Разработанная с.а.п.п. имеет 4-х уровневую архитектуру. Рабочие площадки участников структурно-механических научных исследований территориально удалены друг от друга. Данное обстоятельство стало причиной реализации с.а.п.п. в виде распределенной программной системы. Для хранения долгосрочной информации о зарегистрированных определениях процессов, запущенных реализациях процессов и индивидуальных задачах пользователей создана реляционная база данных (1-й уровень). Логика функционирования с.а.п.п. реализована в виде сервера приложений (2-й уровень). Сервер приложений разбит по функциональным возможностям на четыре модуля.

Модуль администрирования управляет учетными записями пользователей, включая: добавление, просмотр, модификацию и удаление учетной записи пользователя; формирование и предоставление списков учетных записей пользователей. Модуль разработки управляет зарегистрированными определениями процессов и реализует следующие функции: регистрацию нового определения процесса, включая доопределение элементов определения процесса значениями по умолчанию, модификацию определения процесса, включая возможность внесения поэтапных изменений с сохранением промежуточных состояний; активизацию определения процесса; удаление определения процесса; формирование списков определений процессов, доступных конечным пользователям. Модуль автоматизации управляет ходом выполнения запущенных реализаций процессов, включая: запуск, приостановку и удаление реализаций процессов; изменение плана выполнения реализаций процессов; формирование задач для пользователей в ходе выполнения реализаций процессов; формирование списков запущенных реали-

заций процессов, доступных конечным пользователям Модуль управления задачами пользователей выполняет следующие функции создание, доступ, модификацию и удаление задач пользователей; формирование и управление индивидуальными списками задач пользователей.

Клиентские программы составляют 3-й уровень с а п п К ним относятся консольные клиентские программы, реализующие ЛР1 сервера приложений, графический разработчик определений процессов и систему управления содержанием WEB-сайта А А Коршунова3. Система управления содержанием WEB-сайта реализует WEB-интерфейс с.а.п.п , при этом используемый WEB-броузер занимает 4-й уровень в архитектуре с а.п.п.

Реализованная с а п.п, которая используется научным коллективом в составе 10 человек. Эти пользователи являются сотрудниками двух лабораторий4 НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва) и НИИ проблем сверхпластичности металлов РАН (Уфа) С.а.п.п. успешно эксплуатируется в течении 6 месяцев, при этом были решены следующие важные практические задачи:

1. сопровождение серии механических экспериментов на кручение;

2. оцифровка информации на бумажных носителях по «старым» экспериментам;

3. оцифровка информации на бумажных носителях о различных типах микроструктур, полученных из доступных печатных источников.

Более подробная информация по каждой из этих трех задач, изложенная в данной главе, сводится к следующему.

В рамках серии механических экспериментов было заранее подготовлено 10 титановых образцов. Каждый эксперимент заключался в кручении соответствующего образца, подготовке микрошлифа и получении с микрошлифа порядка 40 - 80 фотографий (изображений микроструктуры). Сопровождение эксперимента поддерживает производственный процесс, состоящий

'Коршунов A.A. Система управления содержанием корпоративного портала // Новые информационные технологии в университетском образовании: Тезисы международной научно-методической конференции. — Новосибирск, 2001. — С. 200-202.

'Лаборатория автоматизации экспериментальных исследований и лаборатория упругости и пластичности.

из 7 шагов. Данный процесс включает заполнение паспорта эксперимента, сохранение информации о траектории деформации, материаловедческий комментарий, цикл в рамках которого сохраняется информация о каждой фотографии и асинхронно запускается отдельный подпроцесс по ее обработке (о данном процессе обработки речь пойдет ниже). Из 10 запущенных реализаций данного процесса две реализации закончили свое выполнение (остальные находятся в стадии выполнения). Время выполнения каждой из этих двух реализаций заняло порядка одного месяца.

В Институте механики МГУ накоплен большой объем данных (на бумажных носителях) о проводившихся ранее экспериментах. Оцифровку этих данных поддерживает производственный процесс, состоящий из двух шагов Процесс заключается в заполнении паспорта эксперимента и сохранении оцифрованных данных Было запущено б реализаций данного процесса, максимальное время выполнения которых составило 4 часа

Анализ микроструктуры производится на основе изображений микрошлифов. Данные изображения могут быть получены либо из экспериментов, либо из открытых публикаций. Производственный процесс сопровождения анализа изображений состоит из 11 шагов, из них три шага выполняются в автоматическом режиме с использованием вызова функций (реализующих удаление шумов с фотографий) из внешних динамических библиотек. На данный момент 119 реализаций данного процесса успешно завершили свое выполнение.

Решение с помощью разработанной с.а.п.п. описанных выше трех задач позволило

• убедиться в правильности выбора математического обеспечения, а также архитектурных и технологических решений, реализованных в с.а.п.п;

• оценить реальные значения показателей эффективности с.а.п.п, зафиксированные в процессе эксплуатации.

Основное взаимодействие пользователей с.а.п.п. происходит через модуль управления задачами пользователей. Данный модуль отвечает за формирование и управление списками индивидуальных задач пользователей. Максимальный размер подобных списков за наблюдаемый период составил 76 задач. Это было вызвано тем, что в рамках процесса анализа изображе-

ний созданные задачи одновременно назначались нескольким пользователям В дальнейшем, освободившийся пользователь обрабатывал очередную задачу.

С точки зрения модуля автоматизации все запущенные реализации явля ются либо «активными», либо «спящими» (не активными) Активная реализация характеризуется непустой последовательностью событий, требующих своей обработки и влияющих на ход выполнения данной реализации В ходе эксплуатации было зафиксированно 7 одновременно активных реализаций процессов, при этом максимальный размер последовательностей событий не превосходил значения 3 (в большинстве случаев подобные последовательности состоят из одного события). При тестовых запусках с.а.п.п (на тестовых процессах) значения этих показателей были доведены, соответственно, до 20 и 100.

Модуль автоматизации отвечает за обработку внешних событий и внесение соответствующих изменений в реализации процессов. При этом, наиболее трудоемкой операцией является выполнение автоматического шага процесса, который требует вызова функции из внешней динамической библиотеки. Было зафиксированно максимальное время выполнения подобных шагов равное 27 минутам.

В заключение отметим, что разработанный API с а.п.п. был использован для интеграции следующих приложений:

• программная реализация метода сегментации водоразделом, предназначенного для выделения зерен на изображениях микрошлифов двухфазных сплавов;

• система по 3-х мерной визуализации микроструктур двухфазных сплавов (построение объемных зерен);

• программная реализация метода выделения локально-максимальных кругов на изображениях микроструктур и снятия сопутствующей числовой информации;

• программная реализация ДСМ-метода атоматического порождения гипотез, предназначенного для автоматической классификации микроструктур двухфазных сплавов.

Автор диссертации непосредственно участвовал в разработке каждого из этих приложений, причем в третьем и четвертом — в качестве главного исполнителя. Все перечисленные приложения совместно с с.а.п.п. и хранилищем составляют единую информационно-экспертную систему для исследования структурных и механических свойств материалов, которая активно разрабатывается в течении трех последних лет.

Пятая глава посвящена изложению оригинального подхода к построению математических методов валидации (проверки адекватности) автоматизированных производственных процессов.

В рамках предлагаемого в настоящей работе подхода к построению математических методов валидации представляется возможным описывать и алгоритмически проверять желаемое поведение целых наборов однотипных реализаций процесса без осуществления их тестовых запусков С этой целью, используя аппарат сетей Петри5, производится формализация понятия «нить управления» Вводится понятие языка управления, как множества всех нитей управления Ограничения, накладываемые на язык управления, и их последующая проверка являются описанием поведения наборов реализаций процесса.

Для описания поведения реализаций процессов используется класс регулярных языков. Использование регулярных языков связано со следующими причинами Основные теоретико-множественные операции и отношения в данном классе алгоритмически разрешимы. Кроме того, при помощи регулярных языков могут адекватно описываться достаточно нетривиальные свойства процессов.

Сеть Петри, используемая в качестве формальной модели автоматизированного производственного процесса, имеет следующую интерпретацию. Шагам процесса соответствуют переходы сети Петри, при этом входящие в переход позиции интерпретируются как условия возможности выполнения соответствующего шага процесса, а исходящие позиции — как условия передачи управления после завершения выполнения шага процесса Срабатывание перехода сети Петри означает выполнение шага процесса

Определение. Предположим, что N = (3>, 7,3", "ДО) — сеть Петри (без выделенной начальной разметки). На множестве переходов 7 введем бииар-

вКотов В.Е. Сети Петри. — М.: Наука, 1984. - 160 с.

ное отношение которое назовем отношением передачи управления. Для всех ti, ¿2 € Т по определению положим t\ h <=> Эр е Р: h 3"f2-

Используя отношение на множестве всевозможных последовательностей переходов длины больше единицы введем вспомогательный предикат Control^- Для всех t\, ti € 7 и т G 7* по определению положим Controlji(ii nt2 ) ^ tx^jih Л Vier: [-.(ti ^ t ^ t2) Л t^t2}-

Отношение и предикат Controls позволяют для любой сети Петри Л формализовать понятие нити управления.

Определение. Для сети Петри N зафиксируем начальную разметку I и заключительную разметку О. Рассмотрим последовательность срабатываний переходов i2 • ■ • tn € L{J$, I, О), переводящую разметку I в О. Предположим, что в данной последовательности можно выделить подпоследовательность вида г ^ t4 tl2 ... t4 такую, что ц = 1, ik = п и для разложения вида т = t4 Т2 tl2 ... tu выполняются утверждения Controlj^ ilm l rmi,m ) (m — 2,..., к). В этом случае последовательность г назовем питью управления, переводящей разметку I в О. Множество всех нитей управления сети Петри 3\Г, переводящих I в О, будем называть языком управления и обозначать через TÇN, I, О).

При использовании сетей Петри в качестве формальных моделей автоматизированных производственных процессов необходимым условием корректности процесса является ограниченность (конечность множества разметок, достижимых из начальной разметки) соответствующей сети Петри. Поэтому исследование языков управления в классе ограниченных сетей Петри является первостепенной задачей. Автором сформулирована и доказана следующая теорема.

Теорема. Пусть сеть Петри N с выделенной начальной разметкой I является ограниченной. Тогда при любой заключительной разметке О язык управления T(N, I, О) является регулярным.

Перейдем к постановке задач валидации. Будем предполагать, что модель автоматизированного производственного процесса задана в виде сети Петри N с выделенной начальной разметкой I и заключительной разметкой О Традиционно метод валидации автоматизированных произволствен-

ных процессов заключается в проведение тестов (тестовых запусков реализаций процесса), и отслеживании возникающих при проведении тестов нитей управления. Язык управления T(N, I, О) позволяет заменить анализ единичных нитей управления на одновременный анализ наборов нитей управления, что, естественно, повышает качество валидации.

Предположим, что задан некоторый язык R С У* над алфавитом переходов сети Петри Ъ!. С точки зрения специалиста проводящего валидацию процесса, язык R отражает его желательное поведение. Тем самым, могут быть поставлены две следующие задачи валидации.

Определение. Для заданной сети Петри К и языка R С 7* требуется проверить выполнение включения T("N, I, О) С R. Данную проверку будем называть задачей валидации типа 1 В то же время задачей валидации типа 2 будем называть проверку непустоты пересечения Т(.N", 1,0)C\R Ф 0, а язык R — тестом.

Ранее было отмечено, что корректные автоматизированные производственные процессы моделируются ограниченными сетями Петри. В соот-вествии с приведенной выше теоремой языки управления подобных сетей Петри будут регулярными. В классе регулярных языков проблемы проверки включения и пустоты пересечения являются алгоритмически разрешимыми. Следовательно, если тест R выбирать в классе регулярных языков, то задачи валидации типа 1 и типа 2 также будут алгоритмически разрешимыми.

В заключении формулируются основные результаты диссертации.

Диссертационная работа включает в себя два приложения. В первом приложении приводится грамматика языка XPDIL в формате DTD. Во втором приложении приводится СОЕВА IDL интерфейс системы автоматизации производственных процессов, основанной на языке XPDIL.

Все представленные результаты получены автором самостоятельно и изложены в следующих работах:

1. Васенин В А , Шундеев A.C., О выразительности языка описания определений и реализаций процессов // Вычислительные системы: Математические модели и вычислительные структуры. — Новосибирск,

2004. — Вып 173. — С. 3-31. (Автором предложена математическая модель языка XPDIL, на основе которой осуществляется оценка выразительности данного языка.)

2. Васенин В.А., Васин P.A., Козицын A.C., Шундеев A.C., Информационно-экспертная система для исследования структурных и механических свойств материалов // Автоматика и телемеханика,

2005. — №7. — С. 171-178. (Автором рассматривается архитектура с.а.п.п., основанной на языке XPDIL, в контексте использования ее при проведении структурных и механических экспериментов.)

3. Мартынова O.JL, Шундеев A.C. Моделирование и анализ бизнес-процессов с помощью сетей Петри // Труды школы-семинара по компьютерной автоматизации и информатизации ACS-2002. — Москва, 2003. — С. 110-115. (Автором исследуются возможности использования аппарата сетей Петри для анализа производственных процессов.)

4. Шундеев A.C. Интеграция информационных ресурсов и workflow-системы // Новые информационные технологии в универ ситетском образовании: Тезисы международной научно-методической конференции. — Новосибирск, 2001. — С. 168-170.

5 Шундеев А.С Управление автоматизированными бизнес-процессами на основе XML // Информационные технологии и программирование.

- М.: МГИУ, 2003. - Вып. 1, №6. - С. 31-44.

6. Шундеев A.C. Математические методы валидации формальных моделей автоматизированных бизнес-процессов // Информационные технологии и программирование. — М.: МГИУ, 2004. — Вып. 2, №11. — С. 41-54.

7. Shundeev A.S. Workflow system // Finish Data Processing Week 20012002- Proceedings of the conference — University of Petrozavodsk, 2003

- Vol. 4. - pp. 109-115.

Для заметок

Для заметок

Отпечатано в копицентре « СТ ПРИНТ » Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 Гуманитарный корпус. www.stprint.ru e-mail: 7aka7/S)stprint-ru тел: 939-33-38 Тираж 100 экз. Подписано в печать 07.09.2005 г.

H15990

РНБ Русский фонд

2006-4 12958

1 Основные положения технологии автоматизации производственных процессов

1.1 Области применения.

1.2 Две парадигмы (коммуникационный и операционный подход)

1.3 Общепринятая классификация.

2 Современные логико-языковые средства описания и верификации автоматизированных процессов

2.1 Направления развития и вопросы стандартизации.

2.2 Язык XPDL.

2.3 Оценка выразительности языков описания определений процессов

2.4 Математические методы моделирования и анализа производственных процессов.

2.4.1 Типы анализа.

2.4.2 Сети Петри.

2.4.3 Редукция графов.

2.4.4 Выводы.

2.5 Обзор промышленных систем автоматизации производственных процессов

2.5.1 COSA.

2.5.2 MQSeries/Workflow.

2.5.3 StafFware.

2.5.4 InConcert.

2.5.5 Выводы.

3 Разработка основанного на XML языка описания определений и реализаций процессов

3.1 Синтаксис языка XPDIL.

3.1.1 Элемент Process.

3.1.2 Элементы Data и Parameter

3.1.3 Элемент Participant.

3.1.4 Элемент Step.

3.1.5 Элемент Transition.

3.2 Семантика (формальная модель) языка XPDIL.

3.2.1 Статическая составляющая формальной модели

3.2.2 Динамическая составляющая формальной модели

3.3 Выразительность языка XPDIL.

3.3.1 Шаблон последовательности.

3.3.2 Поддерживаемые шаблоны, основанные на понятии нити управления.

3.3.3 Контрпример для шаблона синхронизирующего соединения

3.3.4 Не поддерживаемые шаблоны, использующие множественную реализацию шагов процесса.

3.3.5 Не поддерживаемые шаблоны, использующие дополнительные условия на смену промежуточных этапов реализаций процессов.

3.3.6 Шаблоны, регламентирующие завершение реализации процесса.

3.3.7 Теорема о выразительности языка XPDIL.

3.4 Выводы.

4 Архитектурно-технологические аспекты программной системы

4.1 Основные черты специализированной системы автоматизации производственных процессов.

4.2 Модуль разработки определений процессов.

4.3 Модуль автоматизации.

4.4 Модуль управления задачами пользователей.

4.5 Результаты опытной эксплуатации.

5 Математические методы валидации

5.1 Неформальное описание подхода.

5.2 Формализация понятия «нить управления».

5.3 Регулярность языков управления для ограниченных сетей Петри.

5.4 Пример нерегулярного языка управления.

5.5 Конъюктивные регулярные тесты.

5.6 Направление дальнейшего развития подхода.

Актуальность темы

Высокие темпы развития мирового информационного пространства на базе Метасети Интернет и активное использование компьютерных технологий во многих, в том числе национально значимых, сферах человеческой деятельности выдвигают на первый план проблемы автоматизации процессов, сопровождающих эти сферы деятельности. Возможности используемых для этих целей технологий, уровень средств и систем автоматизации во многом определяют состояние научно-технического прогресса в той или иной стране и в мировом сообществе в целом. Отмеченные обстоятельства определяют важную роль исследований, связанных с поиском эффективных математических моделей, алгоритмического и программного обеспечения технологий автоматизации процессов (или производственных процессов1 в нотации принятой в данной научно-технической области).

В настоящее время технология автоматизации производственных процессов получила широкое распространение — от электронного документооборота до областей, связанных с интеграцией информационных и производственных ресурсов. Несмотря на то, что данная технология бурно развивается с 70-х годов прошлого столетия, и уже более 10 лет идет процесс ее стандартизации, многие важные проблемы на сегодняшний день имеют либо частичное, либо неудовлетворительное решение. Это прежде всего касается разработки стандартных средств документирования автоматизированных производственных процессов и оценки их выразительности. Отсутствие широко признанных адекватных математических моделей приводит к тому, что семантика основных структурных составляющих языков документирования подчас остается неопределенной. В результате практическое использование средств документирования, а тем более их повсеместное внедрение, оказывается затруднительным. Другой важный блок вопросов связан с проверкой корректности и адекватности формальных моделей автоматизированных производственных процессов (адекватности реальным процессам, которые они моделируют). Существующие математические модели и реально использующиеся на практике программные средства позволяют оценивать лишь ограниченный стандартный набор свойств процессов. При этом важный этап анализа, связанный с проверкой адекватности сводится к рутинному пошаговому выполнению тестовых запусков реализаций процессов. Необходимость решения обозначенных проблем, связанных с разработкой средств документирования, построением и исследованием адекватности математических моделей автоматизированных производственных процессов, определяет актуальность диссертационной работы.

Цель работы

Целью диссертационной работы является исследование и разработка новых логико-языковых средств анализа и управления автоматизированными производственными процессами, построение на их основе специализированной программной системы для управления автоматизированными производственными процессами в области материаловедения и механики.

Основные результаты работы

В рамках диссертационной работы были получены следующие результаты.

• Разработан и программно реализован язык XPDIL, составляющий основу логико-языковых средств автоматизации производственных процессов, который позволяет, как определять, так и реализовывать такие процессы.

• На основе аппарата сетей Петри разработан и обоснован метод проверки адекватности определений производственных процессов их реальным аналогам.

• На базе языка XPDIL спроектирован и построен программный комплекс для автоматизации процессов сопровождения научных исследований и экспериментов, апробированный на примере механики деформируемого твердого тела и материаловедения.

Методы исследования

Результаты диссертационной работы получены с использованием методов теории формальных языков, методов теории сетей Петри и современных средств программирования.

Научная новизна работы

Отличительной особенностью языка XPDIL является возможность в единообразном виде описывать схему выполнения и промежуточные состояния реализаций автоматизированного производственного процесса. Данная особенность позволила, по всей видимости впервые, свести функционирование системы автоматизации производственных процессов к манипулированию XML документами. Как результат, — появилась возможность одновременно осуществлять автоматизацию различных классов производственных процессов — продукционных и специализированных.

Новая математическая модель автоматизированных производственных процессов позволила формализовать метод Ван-дер-Альста и Хофстеда (изначально нестрого формализованный с математической точки зрения) оценки выразительности средств описания автоматизированных производственных процессов. В рамках данной математической модели проведено исследование свойств и выразительности языка XPDIL.

На базе аппарата сетей Петри и теории регулярных языков были созданы новые методы проверки адекватности (валидации) моделей автоматизированных производственных процессов. Отличительной чертой данных методов является возможность средствами соответствующего регулярного языка описывать и проверять поведение целого набора реализаций процессов, без осуществления их тестовых запусков.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на международной научно-методической конференции "Новые информационные технологии в университетском образовании" (2001 г.), на школе-семинаре по компьютерной автоматизации и информатизации ACS'2002 (2002 г.), на научной конференции "Ломоносовские чтения" (2001 г. и 2004 г.), на международной научной конференции "Мальцевские чтения" (2003 г.), на механико-математическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова на семинаре "Современные сетевые технологии" под руководством проф. В. А. Васенина (2001 г. и 2004 г.), в ВИНИТИ РАН на семинаре "Логические проблемы интеллектуальных систем" под руководством проф. В. К. Финна (2004 г. и 2005 г.), на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ им. М. В. Ломоносова на семинаре "Современные методы и средства моделирования систем обработки и передачи данных" под руководством проф. Р. Л. Смелянского (2004 г.), на семинаре "Автоматизация программирования" под руководством проф. М. Р. Шура-Бура (2005 г.).

По материалам диссертации опубликовано семь печатных работ [70], [71], [72], [73], [74], [75], [76].

Практическая значимость

Разработан прототип системы автоматизации производственных процессов, основанный на языке XPDIL. Данная система предназначена для автоматизации исследований структурно-механических свойств материалов, проводимых в Институте механики МГУ им. М.В. Ломоносова.

Структура и содержание настоящей работы

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Главы разбиты на разделы, а наиболее крупные разделы делятся на подразделы. Общий объем диссертации — 168 страниц, из них 8 страниц занимают приложения. Диссертация содержит 21 рисунок и 39 таблиц. Список литературы содержит 75 наименований. Изложение диссертации структурировано следующим образом.

Заключение

В заключение приведем основные результаты диссертационной работы.

• Разработан и программно реализован новый язык XPDIL описания определений и реализаций производственных процессов, обоснованы подходы и на их основе получены оценки выразительности языка XPDIL.

• На базе языка XPDIL спроектирован и построен программный комплекс для автоматизации процессов сопровождения распределенных научных исследований в области механики (механика деформируемого твердого тела) и материаловедения.

• Создан и формально обоснован метод проверки адекватности математических моделей автоматизированных производственных процессов их реальным аналогам.

1. Васенин В.А., Афонин С.А., Коршунов А.А. К созданию концепции интегрированной системы распределенных информационных ресурсов Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. — 112 с.

2. Коршунов А.А. Система управления содержанием корпоративного портала // Новые информационные технологии в университетскомобразовании: Тезисы международной научно-методической конференции. — Новосибирск, 2001. — С. 200-202.

3. Котов В.Е. Сети Петри. — М.: Наука, 1984. — 160 с.

4. Кулопулос Т.М. Необходимость workflow. Решения для реального бизнеса. — М.: Весть-Метатехнология, 2000. — 384 с.

5. Мальцев А.И. Алгоритмы и рекурсивные функции: 2-е изд. — М.: Наука, 1986. — 368 с.

6. Марков А.А., Нагорный Н.М. Теория алгорифмов: 2-е изд., испр. и доп. М.: ФАЗИС, 1996. - 448 с.

7. Роджерс С. Теория рекурсивных функций и эффективная вычислимость. — М.: Мир, 1972. — 624 с.

8. Филлипс Д., Гарсиа-Диас А. Методы анализа сетей: Пер. с англ. — М.: Мир, 1984. 496 с.

9. Хопкрофт Д.Э., Мотвани Р., Ульман Д.Д. Введение в теорию автоматов, языков и вычислений. — М.: Вильяме, 2002. — 528 с.

10. Эммерих В. Конструирование распределенных объектов. Методы и средства программирования интероперабельных объектов в архитектурах OMG/CORBA, Microsoft/COM и Java/RMI. Пер. с англ. М.: Мир, 2002. - 510 с.

11. Aalst W.M.P. van der. Putting Petri nets to work in industry // Computers in Industry. — 1994. — Vol. 25, №1. — pp. 45-54.

12. Aalst W.M.P. van der. Three good reasons for using a Petri-net-based workflow management system // Information and process integration in enterprises: Proceedings of the international working conference. — Camebridge Massachusetts, 1996. — pp. 179-201.

13. Aalst W.M.P. van der. Verification of workflow nets // Application and theory of Petri nets / Azema P. and Balbo G. (Ed.) — Lecture notes in computer science. — 1997. — №1248. — pp. 407-426.

14. Aalst W.M.P. van der., Hauschildt D., Verbeek H.M.W. A Petri-net-based tool to analyze workflows // Petri nets in system engineering: Proceedings of the conference. — Hamburg, 1997. — pp. 78-90.

15. Aalst W.M.P. van der. The application of Petri nets to workflow management // Journal of circuits, systems and computers. — 1998. — Vol. 8, №. pp. 21-66.

16. Aalst W.M.P. van der., Hofstede A.H.M. ter. Verification of workflow task structures: a Petri-net-based approach // Information systems. — 2000.- Vol. 25, №. — pp. 43-69.

17. Aalst W.M.P. van der., Hofstede A.H.M. ter., Kiepuszewski В., Barros A. P. Advanced workflow patterns // Cooperative information systems: Proceedings of the 7th international conference. — 2000. — pp. 18-29.

18. Aalst W.M.P. van der., Hofstede A.H.M. ter., Kiepuszewski В., Barros A.P. Workflow patterns // Distributed and parallel databases.- 2003. Vol. 14, №. - pp. 5-51.

19. Aalst W.M.P. van der. Patterns and XPDL: A critical Evaluation of the XML Process Definition Language. — Technical report FIT-TR-2003-06.- Queensland University of Technology, 2003. — 30 p.

20. Afonin S.A., Shundeev A.S., Roganov V.A. Semistructured data search using dynamic parallelisation technology // MIPRO-2003: Proceedings of the 26th international convention. — 2003. — pp. 152-157.

21. Bracchi G., Pernici B. The design requirements of office systems // ACM Transactions on office information systems. — 1985. — Vol. 2, J№2. — pp. 151-170.

22. Davulcu H., Kifer M., Ramakrishman C.R., Ramakrishman I.V. Logic based modeling and analysis of workflows // ACM symposium on Principles of database systems. — Seattle, USA, Jun. 1998.

23. Dietz J., Reijswoud van V. DEMO modelling handbook. — 1998. — version 2.

24. Dumas M., Hofstede A.H.M. ter. UML activity diagrams as a workflow specification language // Unified modeling language: Proceedings of the 4th international conference. — Toronto, Canada, 2001. — pp. 76-90.

25. Elis C.A. Information control nets: A mathematical model of office information flow // Simulation, measurement and modeling of computer systems: Proceedings of the conference. — ACM Press, 1979. — pp. 225240.

26. Elis C.A., Nutt G.J. Office information systems and computer science // ACM Computer surveys. — 1980. — Vol. 12, №1. — pp. 27-60.

27. Georgakopoulos D., Hornick M., Sheth A. An overview of workflow management: From process modelling to workflow automation infrastructure // Distributed and parallel databases. — 1995. — Vol. 3, m. pp. 119-153.

28. Giannakopoulou D., Kramer J., Cheung S.C. Analysing the behaviour of distributed systems using tracta // Journal of automated software engineering: Special issue on automated analysis of software. — 1999. — Vol. 6, Ж. pp. 7-35.

29. Hack M. The recursive equivalence of the reachability problem and the liveness problem for Petri nets and vector addition systems. — Project MAC Memo 107. — Cambridge, 1974.

30. Jablonski S., Busslcr C. Workflow Management: Modeling concepts, architecture and implementation. — United Kingdom, International Thomson Computer Press, 1996. — 351 p.

31. Janssen W., Mateescu R., Mauw S., Springintveld J. Verifying business processes using spin // Proceedings of the 4th International SPIN Workshop. — Nov. 1998. — pp. 21-36.

32. Karp R.M., Miller R.E. Parallel program schemata // Journal of computer and system science. — 1969. — №3. — pp. 147-195.

33. Kiepuszewski В., Hofstede A.H.M. ter., Aalst W.M.P. van der. Fundamentals of control flow in workflows // Acta informatica. — 2003.- Vol. 39, №. pp. 143-209.

34. Kosaraju S.R. Decidability of reachability in vector addition systems // Theory of computing: Proceedings of the 14th annual ACM symposium.

35. San Francisco, 1982. pp. 267-281.

36. Lipton R.J. The reachability problem requires exponential space. — Research report №62. — Yale university, 1976.

37. Mayr E.W. An algorithm for the general Petri net reachability problem // SIAM Journal of computing. — 1984. — Vol. 13, №3. — pp. 441-459.

38. McCready S. There is more than one kind of work-flow software // Computer world. — November 2, 1992.

39. Medina-Mora R., Winograd Т., Flores R., Flores F. The ActionWorkflow approach to workflow management technology // Information society. — 1993. №9. - pp. 391-404.

40. Mentzas G., Halaris C., Kavadias S. Modelling business processes with workflow systems: an evaluation of alternative approaches // International journal of information management. — 2001. — №21. — pp. 123-135.

41. Microsoft Corporation. Xlang web services for business process design.

42. Murata Т. Petri nets: properties, analysis and applications // Proceedings of the IEEE. 1989. - Vol.77, №4. - pp. 541-580.

43. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. — М.:Мир, 1984. — 263 с.

44. Petri С.A. Kommunikation mit automaten. — Technische Hochschule Darmstadt, 1962.

45. Rackoff C. The covering and boundedness problem for vector addition systems // Theoretical computer science. — 1978. — №6. — pp. 223-231.

46. Rosier L.E., Yen H.C. A multiparameter analysis of the boundedness problem for vector addition systems // Journal of computer and system science. — 1986. — №32. — pp. 105-135.

47. Sheth A., Aalst W.M.P. van der, Arpinar I. Processes driving the networked economy // IEEE Concurrency. — 1999. — pp. 18-31.

48. Sadiq W., Orlowska M.E. Applying a generic workflow modelling technique to document workflows // Proceedings of the Second Australian Document Computing Symposium. — Melbourne, Australia, 1997.

49. Sadiq W., Orlowska M.E. On correctness issues in conceptual modeling of workflows // Proceedings of the 5th European Conference on Information Systems. — Cork, Ireland, 19-21 June 1997.

50. Sadiq W., Orlowska M.E. Analyzing process models using graph reduction techniques // Information systems. — 2000. — Vol. 25, №2. — pp. 117-134.

51. Sadiq W., Orlowska M.E. On business process model transformations // Proceedings of 19th International Conference on ER. — USA, Salt Lake City, 8-12 October 2000.

52. Tsichritzis D. Form management // Communications of the ACM. — 1982. Vol. 25, №. - pp. 453-478.

53. Ullmann J.R. An algorithm for subgraph isomorphism // J. ACM. — 1976. №23. - pp. 31-42.

54. Verbeek H.M.W., Aalst W.M.P. van der. Diagnosing workflow processes using Woflan. — Computing science report 99/02. — Eindhoven University of Technology, 1999.

55. Voorhoeve M., Aalst W.M.P. van der. Ad-hoc workflow: problems and solutions // Proceedings of 8th DEXA Workshop on Database and Expert Systems Applications. — France, Toulouse, 1997. — pp. 36-41.

56. Wohed P., Perjons E., Dumas M., Hofstede A.H.M. ter. Pattern-based analysis of EAI languages: the case of the business modeling language // Proceedings of 5th International Conference on Enterprise Information Systems. — France, Angers, 2003.

57. Workflow Management Coalition. The workflow reference model. — TC00-1003. — Jan. 1995. — Issue 1.1. — 55 p.

58. Workflow Management Coalition. Workflow standard — interoperability abstract specification. WfMC-TC-1012. — Oct. 1996. — Version 1.0. — 68 p.

59. Workflow Management Coalition. Programming interface (interface 2 & 3) specification. WfMC-TC-1009. - Jul. 1998. - Version 2.0. - 171 p.

60. Workflow Management Coalition. Audit data specification. — WfMC-TC-1015. Sep. 1998. - Version 1.1. - 51 p.

61. Workflow Management Coalition. Terminology and glossary. — WFMC-TC-1011. Feb. 1999. - Issue 3.0. - p. 65.

62. Workflow Management Coalition. Interface 1: process definition interchange. Process model. WfMC-TC-1016-Р. — Oct. 1999. — Version 1.1. - 103 p.

63. Workflow Management Coalition. Workflow process definition interchange- XML Process definition language. WFMC-TC-1025. - Oct. 2002. — Version 1.0. — 87 p.

64. World Wide Web Consortium. Extensible markup language (XML) 1.0 (second edition). — W3C recomendation. — 6 October 2000. — p. 59.

65. Zisman M.D. Representation, specification and automation of office procedures: Ph.D. thesis. — University of Pennsylvania, Wharton School of Business, 1977.

66. Васенин В.А., Шундеев А.С., О выразительности языка описания определений и реализаций процессов // Вычислительные системы: Математические модели и вычислительные структуры. — Новосибирск, 2004. Вып. 173. — С. 3-31.

67. Васенин В.А., Васин Р.А., Козицын А.С., Шундеев А.С., Информационно-экспертная система для исследования структурных и механических свойств материалов // Автоматика и телемеханика, 2005. — №7. (в печати).

68. Мартынова O.J1., Шундеев А.С. Моделирование и анализ бизнес-процессов с помощью сетей Петри // Труды школы-семинара по компьютерной автоматизации и информатизации ACS-2002. — Москва, 2003. С. 110-115.

69. Шундеев А.С. Интеграция информационных ресурсов и workflow-системы // Новые информационные технологии в университетском образовании: Тезисы международной научно-методической конференции. — Новосибирск, 2001. — С. 168-170.

70. Шундеев А.С. Управление автоматизированными бизнес-процессами на основе XML // Информационные технологии и программирование.- М.: МГИУ, 2003. Вып. 1, Ж. - С. 31-44.

71. Шундеев А.С. Математические методы валидации формальных моделей автоматизированных бизнес-процессов // Информационные технологии и программирование. — М.: МГИУ, 2004. — Вып. 2, №11. — С. 41-54.

72. Shundeev A.S. Workflow system // Finish Data Processing Week 20012002: Proceedings of the conference. — University of Petrozavodsk, 2003. Vol. 4. - pp. 109-115.