Dualistiska petrinät

Dualistic Petri-nät (dPN) är en processklassvariant av Petri-nät . Liksom Petri-nät i allmänhet och många relaterade formalismer och notationer, används de för att beskriva och analysera processarkitektur .

Processmodellering med dPN

Ett enkelt men kraftfullt sätt att modellera processarkitektur är att använda den dualistiska utvidgningen av Petri-nät som kallas dualistic Petri-nät (dPN). Ett Petri-nät (PN) är ett grafiskt, tvådelat modelleringsspråk som intuitivt och matematiskt representerar teoretiska relationer mellan rörliga objekt i ett nätverk av sammankopplade konstruktioner. Klassiska plats/övergångs-PN kan representera teoretiska processer, där objekts rörelse innebär att de transformeras, men är för absolut för att vara pragmatisk när det gäller att representera verkliga processer. Den verkliga världen är dualistisk till sin natur och processen är ett dualistiskt fenomen, detta kan inte enkelt representeras med ett digitalt modelleringssystem. Istället har dualistiska tillägg till Place/Transition PN:er introducerats och använts framgångsrikt för att modellera arkitekturen för datorbaserade system och affärsprocesser.

Animation av en dualistisk petrinätsimulering: rektanglar = transformationer, ovaler = platser

Bland skillnaderna mellan dPN:er från klassiska PN:er finns rum och tid (på grund av energianvändning) i både platskonstruktionen och transformationskonstruktionen. Detta resulterar i simuleringseffekten av markerade transformationer som möjliggör explicit representation av parallell bearbetning, multiprocessing och implicit representation av försämring av objekt – allt unikt för dualistiska petrinät.

Arkitektur

Förutom en benägenhet att modellera dualistiska beteenden i verkligheten, erbjuder PN:er också ett sätt att hantera komplexa processsystem hierarkiskt. Med hjälp av klassiska PN-konstruktionsregler kan Petri-nät av Petri-nät byggas och en hierarkisk uppfattning om ett komplext processsystem kan studeras. Denna struktur av hierarkisk abstraktion är hjärtat i processarkitekturen

Bottom-Up: Börjar med den manifesterade processen

Dualistiska Petri-nät kan modellera vilket processsystem som helst på dess manifesterade nivå. Vid omvänd konstruktion av en manifesterad process, har dPN:er en en-till-en-överensstämmelse av dPN-konstruktionen till varje manifesterad processdel, det vill säga den är isomorfisk mot implementeringsspråket för den manifesterade processen. Till exempel skulle flera rader mjukvarukod kunna representeras av en dPN-transformationskonstruktion. När väl den manifesterade processen är fullständigt representerad av ett nätverk av dPN:er, kan små, välkopplade grupper av dPN-konstruktioner klumpas ihop för att bilda dPN-konstruktioner på högre nivå - vilket skapar ett nätverk av dPN:er på en högre nivå av hierarkisk abstraktion. Varje abstraktionsnivå överensstämmer med dess närliggande abstraktionsnivåer och reglerna som styr dem på varje nivå är exakt desamma eftersom PN-abstraktioner är homomorfa . Nu kan processdesignen betraktas på olika abstraktionsnivåer som bedöms lämpliga av processarkitekten, vilket möjliggör studier i dess dynamiska beteende och prestanda.

En typisk användning av reverse engineering med hjälp av dPNs i affärsvärlden är i dokumentationen av processer för kvalitetscertifiering mot standarder som ISO 9000 . I det här fallet används dPN:er för att modellera delar av affärsprocessen, som sedan kombineras för att bilda en övergripande företagsarkitektur . Processsystemet kan studeras för att fastställa varje dels förmåga och visa var risker uppstår. Kraven omvänds sedan och tillämpas vid motsvarande dPN-konstruktioner. Problemplatsprocesser kan identifieras och planeras för omarbetning . Den övergripande dPN-kartan ger inte bara kvalitetsenheter den nödvändiga informationen om ett företags nuvarande process, utan den ger också processarkitekten en blå print för att hantera och förbättra processerna. Detta är en stor del av kvalitetsteknik .

Top-down: Från idé till implementering

dPN-modellering av ett nytt processsystem börjar på en hög nivå av hierarkisk abstraktion. För att designa ett komplext processsystem, såsom en sofistikerad hårdvarukomponent eller ett större projekt, måste processarkitekten först definiera problemutrymmet. Eftersom problemutrymmet i sig är ett processsystem, kan dPN:er användas för dess modellering. Abstrakta dPN:er som ännu inte har implementerats specificeras inom ramen för problemutrymmet. Dessa konstruktioner definierar lösningsutrymmet inom dess kontextnätverk. Det är nu upp till processarkitekten att korsa ner den hierarkiska abstraktionsdimensionen och föreslå nya processdesigner för lösningsutrymmet på ett iterativt sätt tills det specificerar den faktiska implementeringen i det specifika implementeringsspråket.

Denna metod för att designa ett komplext processsystem återspeglas i den allmänna mjukvaruutvecklingsmetoden som kallas vattenfallsmodellen . Egentligen är denna metod inte väl lämpad för utveckling av komplex mjukvara utan att justera den för att hantera den stegvisa nedbrytningen av processarkitekturen. Denna nedbrytning sker helt och hållet inom domänen för dPN:er från problemutrymmeskontextmodellen ner till den slutliga kartläggningen av implementeringsspråket.

Processstruktur

Oavsett om en hierarkisk nätverkskarta för dPN skapades nerifrån och upp eller uppifrån och ner, visar den strukturen på processsystemet. Komplexa processsystem, såsom stora datorprogram , kommer att ha flera lager av hierarkisk abstraktion. Överst i strukturen finns en process som representeras av ett par dPN-konstruktioner. Varje efterföljande lager under denna process är nedbrytningen av dPN-konstruktionerna som består av fler dPN:er som i sin tur sönderdelas. Den "förälder"-dPN för en uppsättning sönderdelade dPN:er har associerade krav som gäller för det sönderdelade nätverket. Dessa krav bestämdes genom att studera moder-dPN:s suprastruktur eller den hierarkiska strukturen ovanför konstruktionen. De nedbrutna "barn"-dPN:erna bildar infrastrukturen eller den hierarkiska strukturen under det överordnade dPN:n.

Animation av en dPNet-modellerad processarkitektur

Vid komplex datordesign genereras krav och infrastrukturer föreslås. Utvalda infrastrukturer sönderdelas sedan ytterligare genom att bestämma de nya konstruktionernas krav och sönderdela dem ytterligare på detta iterativa sätt tills dPN:erna sönderdelas till implementeringsspråket för mjukvara eller hårdvaruspecifikation. Den slutliga hierarkiska dPN-kartan dokumenterar de arkitektoniska beslut som accepterades och en specifikation finns på plats som kan användas för att upprätthålla systemets framtida utveckling.

I affärsprocesser är processkrav policyer som måste uppfyllas av acceptabla förfaranden. Komplexa procedurer kan specificeras med enklare procedurer. Eftersom affärsprocesser är processer är dPN ett idealiskt modellspråk för dem – särskilt när man överväger komplexa affärsprocesser som logistik .

Slutsats

Hela nätverket av dualistiska petrinät blir processsystemets arkitekturspecifikation. Om problemet och lösningsutrymmet helt och hållet finns i programvara kallas det mjukvaruarkitektur . Om problemet och lösningsutrymmet är affärsprocesser kallas det för företagsarkitektur . Om problemet och lösningsutrymmet är nätverksansluten utrustning kallas det nätverksarkitektur . Vad som är viktigt för var och en av dessa applikationer och för alla andra processsystem av varierande komplexitet är att den hierarkiska kartan över systemets struktur skapad av nätverket av dPN:er gör det möjligt för processarkitekten att studera systemets beteende och prestanda, håller beslut om arkitektoniska design dokumenteras och organiserar processkrav längs den arkitektoniska strukturen.

Se även

• Arkitektur
• Komplext system och komplexitet
• Enterprise Information Security Architecture
• Flödesschema
• Allmän systemteori
• Processarkitektur
• Processteknik
• Processledning
• Processmodellering
• Processteori
• Systemarkitektur
• Arbetsflöde

externa länkar

• Arkitektur av datorbaserade system med hjälp av Dualistic Petri Nets – IEEE-citat och abstrakt.
• Arkitektur av en SS7-protokollstack på en bredbandsväxelplattform med hjälp av Dualistic Petri Nets – IEEE-citat och abstrakt.