Дуалистические сети Петри

Дуалистические сети Петри (dPN) представляют собой вариант сетей Петри класса процессов . Как и сети Петри в целом и многие связанные с ними формализмы и обозначения, они используются для описания и анализа архитектуры процессов .

Моделирование процессов с помощью dPN

Простой, но мощный способ моделирования архитектуры процесса — использование дуалистического расширения сетей Петри, называемого дуалистическими сетями Петри (dPN). ^[1] Сеть Петри (ПС) — это графический двусторонний язык моделирования, который интуитивно и математически представляет теоретические отношения движущихся объектов в сети взаимосвязанных конструкций. Классические ПИ места/перехода могут представлять теоретические процессы, в которых движение объектов подразумевает их трансформацию, но они слишком абсолютны, чтобы быть прагматичными при представлении процессов реального мира. Реальный мир дуалистичен по своей природе, и процесс представляет собой дуалистическое явление, его нелегко представить с помощью системы моделирования цифрового типа. Вместо этого были введены двойственные расширения PN места/перехода, которые успешно используются при моделировании архитектуры компьютерных систем. ^[2] и бизнес-процессы.

Анимация дуалистического моделирования сети Петри: прямоугольники = преобразования, овалы = места

Среди отличий dPN от классических PN — пространство и время (из-за использования энергии) как в конструкции места, так и в конструкции преобразования. Это приводит к эффекту моделирования отмеченных преобразований , которые позволяют явно представить параллельную обработку, многопроцессорную обработку и неявное представление ухудшения состояния объектов – все это уникально для дуалистических сетей Петри.

Архитектура

Помимо склонности к моделированию двойственного поведения реального мира, ПС также предлагают способ иерархического управления сложными процессными системами. Используя классические правила построения PN, можно построить сети Петри из сетей Петри и изучить иерархическую концепцию сложной технологической системы. Эта структура иерархической абстракции является сердцем архитектуры процессов.

Снизу вверх: начиная с проявленного процесса

Дуалистические сети Петри способны моделировать любую процессную систему на ее проявленном уровне. При обратном проектировании проявленного процесса dPN имеют однозначное соответствие конструкции dPN любой части проявленного процесса, то есть они изоморфны языку реализации проявленного процесса. Например, несколько строк программного кода могут быть представлены одной конструкцией преобразования dPN. Как только проявленный процесс полностью представлен сетью dPN, небольшие, хорошо связанные группы конструкций dPN могут быть объединены вместе, чтобы сформировать конструкции dPN более высокого уровня, создавая сеть dPN на более высоком уровне иерархической абстракции. Каждый уровень абстракции согласуется со смежными уровнями абстракции, и правила, управляющие ими на каждом уровне, одинаковы, поскольку абстракции PN гомоморфны . Теперь проект процесса можно рассматривать на различных уровнях абстракции, которые архитектор процесса считает целесообразными, что позволяет изучать его динамическое поведение и производительность.

Типичным применением обратного проектирования с использованием dPN в мире бизнеса является документирование процессов сертификации качества по таким стандартам, как ISO 9000 . В этом случае dPN используются для моделирования частей бизнес-процесса, которые затем объединяются для формирования общей архитектуры предприятия . Систему процессов можно изучить, чтобы определить возможности каждой детали и показать, где возникают риски. Затем требования подвергаются обратному проектированию и применяются к соответствующим конструкциям dPN. Процессы проблемных мест могут быть идентифицированы и намечены для реинжиниринга . Общая карта dPN не только дает организациям качества необходимую информацию о текущих бизнес-процессах, но также дает архитектору процессов план, на основе которого можно управлять этими процессами и улучшать их. Это основная часть качественного проектирования .

Сверху вниз: от идеи к реализации

Моделирование dPN новой системы процессов начинается на высоком уровне иерархической абстракции. Чтобы спроектировать сложную систему процессов, например сложный аппаратный компонент или крупный проект, архитектор процессов должен сначала определить проблемное пространство. Поскольку проблемное пространство само по себе является системой процессов, для его моделирования можно использовать dPN. Абстрактные dPN, которые еще предстоит реализовать, определяются в контексте проблемного пространства. Эти конструкции определяют пространство решений внутри контекстной сети. Теперь архитектор процессов должен пройти вниз по иерархическому измерению абстракции, итеративно предлагая новые конструкции процессов для пространства решений до тех пор, пока не будет определена фактическая реализация на конкретном языке реализации.

Этот метод проектирования сложной технологической системы отражен в общей методологии разработки программного обеспечения, известной как водопадная модель . На самом деле этот метод не очень подходит для разработки сложного программного обеспечения без его адаптации к поэтапной декомпозиции архитектуры процесса. Эта декомпозиция происходит полностью в области dPN, от модели контекста проблемного пространства до окончательного отображения языка реализации.

Структура процесса

Независимо от того, была ли иерархическая сетевая карта dPN создана снизу вверх или сверху вниз, она показывает структуру системы процессов. Сложные системы процессов, такие как большие компьютерные программы , будут иметь несколько уровней иерархической абстракции. Наверху структуры находится один процесс, представленный парой конструкций dPN. Каждый последующий уровень ниже этого процесса представляет собой разложение конструкций dPN, состоящих из большего количества dPN, которые, в свою очередь, разлагаются. «Родительский» dPN набора декомпозированных dPN имеет связанные с ним требования, которые применяются к декомпозированной сети. родительской dPN Эти требования были определены путем изучения супраструктуры или иерархической структуры над конструктом. Разложенные «дочерние» dPN образуют инфраструктуру или иерархическую структуру ниже родительской dPN.

Анимация архитектуры процесса, смоделированной dPNet

При сложном компьютерном проектировании формируются требования и предлагается инфраструктура. Затем выбранные инфраструктуры подвергаются дальнейшей декомпозиции путем определения требований к новым конструкциям и их дальнейшей декомпозиции таким итеративным способом до тех пор, пока dPN не будут декомпозированы на язык реализации спецификации программного обеспечения или оборудования. Окончательная иерархическая карта dPN документирует принятые архитектурные решения и содержит спецификацию, которую можно использовать для поддержки будущего развития системы.

В бизнес-процессах требования к процессам — это политики , которые должны выполняться с помощью приемлемых процедур. Сложные процедуры могут быть определены более простыми процедурами. Поскольку бизнес-процессы есть процессы, dPN являются для них идеальным языком моделирования, особенно при рассмотрении сложных бизнес-процессов, таких как логистика .

Заключение

Вся сеть дуалистических сетей Петри становится спецификацией архитектуры технологической системы. Если пространство проблем и решений полностью находится в программном обеспечении, это называется архитектурой программного обеспечения . Если пространством проблем и решений являются бизнес-процессы, это называется архитектурой предприятия . Если пространством проблемы и решения является сетевое оборудование, это называется сетевой архитектурой . Что важно для каждого из этих приложений и для любой другой процессной системы различной сложности, так это то, что иерархическая карта структуры системы, создаваемая сетью dPN, позволяет архитектору процессов изучать поведение и производительность системы, сохранять решения по архитектурному проектированию. документируется и организует требования к процессам в соответствии с архитектурной структурой.

См. также

Ссылки

^ Дэвис, EP, Дж. Ф. Дэвис, Вэй-Пин Ку (2001). Архитектура компьютерных систем с использованием дуалистических сетей Петри. Системы, человек и кибернетика, Международная конференция IEEE 2001 г., том 3, 2001 г. Страницы: 1554–1558, том 3
^ Дэвис, EP (2001). Архитектура стека протоколов SS7 на платформе широкополосного коммутатора с использованием дуалистических сетей Петри. Коммуникации, компьютеры и обработка сигналов, 2001. PACRIM. Конференция IEEE в Тихоокеанском регионе, 2001 г., том 1, 2001 г. Страницы: 323 - 326, том 1

Внешние ссылки

Архитектура компьютерных систем с использованием дуалистических сетей Петри - цитата и аннотация IEEE.
Архитектура стека протоколов SS7 на платформе широкополосного коммутатора с использованием дуалистических сетей Петри - цитирование IEEE и аннотация.

[1] Дэвис, EP, Дж. Ф. Дэвис, Вэй-Пин Ку (2001). Архитектура компьютерных систем с использованием дуалистических сетей Петри. Системы, человек и кибернетика, Международная конференция IEEE 2001 г., том 3, 2001 г. Страницы: 1554–1558, том 3

[2] Дэвис, EP (2001). Архитектура стека протоколов SS7 на платформе широкополосного коммутатора с использованием дуалистических сетей Петри. Коммуникации, компьютеры и обработка сигналов, 2001. PACRIM. Конференция IEEE в Тихоокеанском регионе, 2001 г., том 1, 2001 г. Страницы: 323 - 326, том 1

[1]

[2]