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武汉理工大学 硕士学位论文 办公自动化系统中工作流的研究与实现 姓名：胡恒莹 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：冉春玉 20050501 武汉理大学硕士学位论文 摘要 在现代企业的日常工作中，越来越多的工作需要多个员工的共同参与协作。 一项复杂的工作往往在不同的阶段需要不同的参与者来完成相应的工作，直到 工作完成。然而现有的一些信息系统在协调多个参与者的活动来完成某个共同 任务方面又存在严重的不足。w f m s ( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，工作流管 理系统) 通过采用工作流技术，有效解决了这方面的问题。引起了研究机构和 1 t 产业界的广泛关注。作为一个新兴的研究领域，工作流技术已经被广泛应用 于生产制造、办公自动化、并行工程、电子政务等领域，是实现企业业务过程 建模、优化、过程管理与集成，最终实现业务过程的自动化的核心技术。工作 流技术的实施已经成为企业完善经营过程、提高自身竞争力的一种重要手段。 论文对工作流技术进行分析，并以w t m c ( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ， 工作流管理联盟) 的工作流参考模型为依据，详细设计了基于i n t e m e t 的工作 流管理系统。对活动网络技术在工作流管理系统中的建模进行了研究与分析， 详细的设计了过程定义中的过程模型和组织模型，使该工作流管理系统能够适 应智能大厦o a 系统中的实际业务流程的多样性和复杂性。论文以一个流程实 例的创建和执行过程为例，讨论了工作流引擎对实际流程的控制，并设计、实 现了该工作流引擎。论文使用关系数据库存储工作流模型和工作流相关数据， 并给出了相关数据库的设计。 在系统设计上，采用基于j 2 e em v c 模式的s t r u t s 框架的w e b 应用体系。 这样的体系结构有效地将业务逻辑、应用程序控制和数据显示功能模块区分开 来，可以分别集中开发任意模块而不用担心耦合问题，提高应用程序的柔韧性， 使整个系统的开发有条不紊、容易集成、便于维护升级。 关键词：o a ，i 作流，工作流管理系统，m v c 武汉理工大学硕士学位论文 a b s tr a c t n o w a d a y s ，m o r ea n d m o r e d a i l yw o r k i nt h em o d e m e n t e r p r i s e sr e q u i r ej o i n i n g a n dc o l l a b o r a t i o nb e t w e e ns e v e r a le m p l o y e e s f r e q u e n t l y , t h e yt a k ep a r ti nd i f f e r e n t p h a s e sa n df o c u so nd i f f e r e n tp a r t so f ac o m p l i c a t e dt a s k b u tm o s to ft h ee x i s t i n g i n f o r m a t i o ns y s t e m sf a l ls h o r to fh a r m o n i z a t i o nf o rm u l t i - c o l l e a g u e si n v o l v e di nt h e s a m et a s k w f m s ( w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m ) c a r le f f i c i e n t l ys o l v et h i sp r o b l e m b yu s i n gt h ew o r k f l o wt e c h n o l o g y , w h i c hh a sa b s o r b e dt h es i g h tf r o mr e s e a r c h o r g a n i z a t i o n sa n di te n t e r p r i s e s w o r k f l o wt e c h n o l o g y , a san e wr e s e a r c hf i e l d h a s b e i n gw i d e l ya p p l i e di nt h ef i e l d so fm a n u f a c t u r i n g ，o f f i c ea u t o m a t i o n ，c o n c u r r e n t e n g i n e e r i n g ，e l e c t r o n i cg o v e r n m e n ta n ds o0 1 “ 1 i t i st h ek e yt e c h n o l o g yt or e a l i z e m o d e l i n g ，o p t i m i z i n g ，m a n a g i n ga n di n t e g r a t i n go fe n t e r p r i s e s b u s i n e s sp r o c e s sa n d a l s ot h ea u t o m a t i o no fb u s i n e s sp r o c e s s t h ew o r k _ f l o wt e c h n o l o g yh a sb e c o m ea n i m p o r t a n tm e t h o d t os m o o t ht h eb u s i n e s sp r o c e s sa n di m p r o v et h ec o m p e t i t i v e n e s so f e n t e r p r i s e s 确i s p a p e ra n a l y z e st h ew o r k f l o wt e c h n o l o g y r e 衙t ot h er e f e r e n c em o d e lo f w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，t h i s p a p c r t e l l sa ni n t e r a c t - b a s e dw f m s i t s t u d i e sa n da n a l y z e st h ea p p l i c a t i o no f a c t i v i t yn e t w o r kd i a g r a mi nt h em o d e l i n go f w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dd e t a i l e d l yd e s i g n st h ep r o c e s sm o d e la n dt h e o r g a n i z a t i o nm o d e li nt h ep r o c e s sd e f i n i t i o n t l i sk i n do fw f m s f i t st h ev a r i e t ya n d c o m p l e x i t y o f t h eb u s i n e s si nt h ei n t e l l i g e n tb u i l d i n gc a s y s t e m t a k i n gl i f e c y c l eo f aw o r k f l o wf o ri n s t a n c e ，t h ep a p e rd i s c u s s e sh o wt h ew o r k f l o w e n g i n ec o n t r o l st h e b u s i n e s sf l o w d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n so f t h ew o r k _ f l o we n g i n e 玳a l s o g i v e n i nt h i s p a p e r d a t a b a s et e c h n o l o g yi su s e dt o s t o r et h ew o r k f l o wm o d e la n dt h e w o r k f i o wr d a t n ed a t a 。t h ed e s i g nf o rt h ed a t a b a s ei sd e s c r i b e da sw e l l w 曲d e s i g np a t t e mo fs t r u t sf r a m e w o r k ，w h i c hi sb a s e do nj 2 e em v cm o d e l ， i s a d o p t e dt od e s i g nt h ew h o l es y s t e m i t c a l l s p l i tt h ea p p l i c a t i o ni n t ob u s i n e s s m o d u l e ，a p p l i c a t i o nc o n t r o l l i n g m o d u l ea n dd a t a d i s p l a y i n g m o d u l e e f f i c i e n t l y w i t h o u tw o r r y i n ga b o u tc o u p l i n gp r o b l e m s ，a n di m p r o v ef l e x i l i t yo ft h ea p p l i c a t i o n ， t h e n d e v e l o p t h e s y s t e m i na n o r d e r l yw a y i t i sa l s oc o n v e n i e n tf o r i n t e g r a t i o n ，m a i n t e n a n c ea n du p g r a d e k e yw o r d s ：o a ，w o r k f l o w , w f m s ，m v c i i 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 办公自动化的概念 第1 章绪论 办公自动化( o f f i c ea u t o m a t i o n ，简称o a ) ，是办公信息处理的自动化。 从2 0 世纪5 0 年代提出，到2 0 世纪8 0 年代至9 0 年代随着互联网和信息技术的 发展和提高，而得到迅速的发展。办公自动化作为一门科学越来越受到人们的 重视【2 】。较为普遍的观点认为：办公自动化是以先进的信息技术、系统科学、 行为科学为支柱的一门综合性技术。它以系统科学为理论基础，行为科学为主 导，综合运用信息技术( 包括微电子技术、计算机技术和通信技术等) 完成各 种办公业务，充分有效地利用信息资源，以提高生产效率、工作效率和工作质 量，辅助决策，促进办公活动规范化和制度化，从而达到提高企业的整体办公 效率和增加企业竞争力的效果。 1 2 办公自动化系统的发展状况 从采用单机设备( 如文字处理机、复印机、传真机、交换机等) 完成单项 工作，到开始使用专用交换机、局域网等综合设备在一定范围内实现数据和设 备的共享，再到通过广域网实现更大范围的资源共享，办公自动化经历了三个 阶段的发展。到了2 0 世纪9 0 年代，随着计算机网络技术的飞跃发展，办公自 动化又被赋予了新的概念这就是将现代办公设备与国际互联网结合起来， 形成了一种全新的办公方式【4 6 】。这正是今天所说的办公自动化系统。 办公自动化系统建设大致经历了以下三个阶段： 从8 0 年代中期开始的电子化阶段：办公人员开始用一些常用的个人办公 处理软件，实现了数据统计和文档写作的电子化，方便地实现了基本的日常工 作。在这个阶段，实现了办公信息载体从原始纸介质方式向比特方式的飞跃。 最大的特点是：应用基于文件系统或关系数据库系统，以结构化数据为存储和 处理对象，强调对数据的计算和统计能力。其贡献在于把i t 技术引入办公领域， 与纸质文件相比，提高了文件管理水平，但是缺乏对协作型工作的处理能力， 而办公过程主要是群协作过程，如收发文过程中的人员协作办公。因此，第一 代办公自动化系统的“自动化”程度是有限的。 武汉理工大学硕士学位论文 从2 0 世纪9 0 年代中期开始的协作处理阶段：在这个阶段，办公自动化系 统以网络技术和协同工作技术为主要特征，结合文档数据库技术、电子邮件技 术的群件技术，形成多人协同工作的办公自动化模型，实现工作流程的自动化， 使收发文从传统的手工方式转向工作流自动化方式。 新一代的办公自动化是以知识管理为核心的，实现的基础是知识管理技 术。它可以帮助解决知识共享和再利用的问题，目标是将正确的知识传授给正 确的人，使他们采取合适的行动，避免重复错误和重复工作。这样就使得员工 在办公自动化系统中的地位从被动向主动转变，从而在提升每个员工创造能力 的过程中，大大提高企业与机构的整体创新和应变能力。现代办公的任务是提 高接个企业的运作效率，进而提高企业的核心竞争力 3 】。 1 3 基于工作流的o a 系统 现代企业的日常工作中，7 0 以上都是有两个或两个以上的员工共同参与协 作的任务。一项复杂的工作，往往在不同的阶段需要不同的参与者来完成相应 的工作，直到工作完成【3 2 j 。这种经过一个步骤处理后再转往下一站的连续步骤， 称之为“业务流”。而工作流就是业务流的计算机化或自动化。在一个工作流 中，相关的文档、信息等根据该流程的流转定义，在参与该项工作的用户间传 递。 企业或组织内有许多繁琐复杂的流程，这些流程构成了企业或组织的日常 运营活动。通过现代的技术手段将这些流程自动化，并对其进行有效地管理， 以提高企业运作效率，降低成本，增强规范和标准化便是工作流自动化管理软 件需要解决的问题【3 0 i 1 3 1 1 1 4 5 1 。 1 4 工作流管理的优点 企业实施工作流管理所带来的好处是非常明显的，这包括提高企业运营效 率、改善企业资源利用、提高企业运作的灵活性和适应性、提高工作效率、集 中精力处理核心业务、跟踪业务处理过程、量化考核业务处理的效率、减少浪 费、增加利润、充分发挥现有计算机网络资源的作用。实施工作流将达到缩短 企业运营周期、改善企业内( 外) 部流程、优化并合理利用资源、减少人为差 错和延误，提高劳动生产率等目的。 武汉理工大学硕士学位论文 具体表现为： 1 将最适当的事务在适当的时候传递给适当的人 2 员工可将精力集中到自己的关键业务上 3 管理层可随时掌握业务和工作流程处理效率 4 减少纸张浪费，降低成本 5 无需进行流程的培训、平滑实现流程变更 6 随时得到历史数据和报表 7 后台数据库应用，提供表单管理功能，支持企业决策 8 轻松实现远程和移动办公，实现事务处理“0 响应” 9 发现并重视企业核心业务流程，提升核心竞争力 1 0 真正实现向“知识管理型企业”过渡 工作流管理的最大优点是将应用逻辑与过程逻辑分离，在不修改具体功能 的情况下，通过修改过程模型改变系统功能，完成对生产经营部分过程或全过 程的集成管理，可有效地把人、信息和应用工具合理地组织在一起，发挥系统 的最大效能。工作流技术可使企业实现对经营管理和生产组织的过程控制以及 决策支持，实现现代企业对“在适当的时间把适当的信息传给适当的人”的要 求。 1 5 论文的组织结构 论文共分七章。 第一章为绪论，介绍了办公自动化的概念，并对办公自动化系统的发展状 况进行了分析，指出在办公自动化系统中使用工作流管理的优点。 第二章介绍了工作流的历史发展，解释了工作流技术的基本概念、定义。 w f l v l c 工作流模型是本系统设计的基础，在本章后面对w f m c 的工作流模型进 行了较为详细分析和介绍。 第三章为系统分析和总体设计。简要介绍了系统的背景，设计模式的基本 概念，并对m v c 设计模式及其在j 2 e e 平台上的实现进行了分析和研究，提出 在系统中使用基于j 2 e em v c 模式的s t r u t s 框架。在这章最后，对系统中所使 用的j 2 e e 应用服务器和数据库服务器的选择进行7 研究和讨论。 第四章对工作流的建模进行了深入的研究。提出了一种建模方案，使用关 武汉理工大学硕士学位论文 系数据库作为模型的存储解决方案。在这章中还给出了对模型数据库的设计。 晟后还给出了设计的部分实现。 第五章是对工作流引擎的设计。工作流引擎是整个工作流管理系统的核心。 在前面对工作流技术的分析的基础上，漫计了一个集中式单引擎，给出了关键 数据库的设计，并对工作流引擎的工作流程进行了详细的设计及实现。 第六章是工作流管理系统的具体应用。通过一个例子，介绍了接1 ：3 的使用 方法。 第七章对全文工作进行了总结，并对进一步的研究进行了展望。 一 茎堡堡三奎兰堡主兰竺堡苎 一 第2 章工作流技术分析 2 1 工作流的起源与发展 2 1 1 工作流问题的起源 工作流是从英文单词w o r k f l o w 翻译得来得。w o r k 表示工作或者任务；而 f l o w 反映一个变化和变化的过程，本身的含义比较抽象。在企业的经营管理和 生产组织中，f l o w 表示了如物料传输过程的物料流、资金流动的资金流、信息 传递和信息处理的信息流，还有其它如价值流、决策流、控制流等概念。由此， 活动及活动之间变化的过程表示的业务流就是工作流。【l 】 工作流是针对日常工作中具有固定程序的活动而提出的一个概念，起源于 生产组织和办公自动化领域。目的是通过将工作分解成定义良好的任务、角色， 按照一定的规则和过程来执行这些任务并对它们进行监控来提高办事效率、降 低生产成本、提高企业生产经营管理水平和企业竞争力【4 l 。 实际上，自从进入工业化时代以来，有关过程的组织管理与流程的优化工 作就一直在进行，这是企业管理的主要研究内容之一，只是在没有引入计算机 信息系统的支持以前，这些工作是由人工来完成的。随着计算机网络技术和分 布式数据库技术迅速发展，多机协同工作技术日臻成熟，在2 0 世纪8 0 年代中 期发展起来的工作流技术为企业更好地实现这些经营目标提供了先进的手段。 2 1 2 工作流的发展 由于网络的局限性，最初的工作流系统主要以企业内部的文档处理为主。 到了2 0 世纪9 0 年代，计算机与网络技术的迅速发展，特别是i n t e m e t 技术的 发展和应用，使得现代企业信息系统的分布性、异构性和自治性的特征越来越 显著，集中式信息处理的时代即将成为过去，取而代之的将是大规模的异构分 布式信息处理与应用执行环境。在这种大规模的分布式环境下高速运转相互关 联的任务，并且对执行的任务进行密切监控已成为一种发展趋势。在这种技术 背景下，工作流管理系统也由最初的创建无纸办公环境，转而成为同化企业复 杂信息环境，实现业务流程自动执行的必要工具。这样的转变，把工作流技术 武汉理工大学硕士学位论文 带入了一个崭新的发展阶段，使得人们从更深的层次、更广的领域对工作流展 开了研究。至今工作流管理技术己成功地运用到图书馆、医院、保险公司、银 行等行业，然而它更重要的应用还是在工业领域，特别是制造业领域1 2 。1 。 2 , 2 工作流的基本概念和定义 i9 9 3 年工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，w f m c ) 的成 立标志着工作流技术开始进入相对成熟的阶段，工作流自动化软件的发展步入 了快车道。w f m c 在工作流管理系统的相关术语、体系结构和应用编程接口 ( w a p i ) 等方面制定了一系列标准，以实现不同工作流产品之间的互操作性。 工作流管理联盟给出的工作流定义是1 1 】：工作流是一类能够完全或者部分 自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则，文档、信息或者任务，能够在 不同的执行者之间进行传递与执行。 经营过程的定义是：一个经营过程是为了实现企业某个经营目标的一个过 程，它在部分或者全部组织机构和人员的参与下，利用企业资源( 包括所需的 处理设备、通讯设备、计算机硬件、软件等等) ，按照预先确定的规则，在参与 者和组织机构之间进行文档、信息、任务的传递和处理( 包括经营决策) ，从而 实现预定目裂5 1 。 这一定义说明，工作流是经营过程的一个计算机实现，而工作流管理系统 则是这一实现的软件环境。 2 。3 工作流技术的相关概念 在这一节中将解释工作流中涉及到的基本概念和相关术语。它们之间的关 系如图2 1 所示。下面将分别对图2 - 1 中的概念做比较详细的分析和解释。 2 3 1 业务过程( b u s i n e s sp r o c e s s ) 在企业的日常活动中，包含了许多业务过程，例如：收文处理过程，发文 处理过程，文件的审批过程及项目开发过程等。每个业务过程都是为了完成日 常工作中的某项具体的工作，其中还包含了为了完成这项工作所必须经过的处 武汉理工大学硕士学位论文 理步骤，以及这些这些处理步骤处理的先后次序关系。 业务过程 l 郭将发生的事情、 一少纱7 过程定义 t 一个邸将发生的 事情的代表) 系统 自动蕺分) 过程实例 ( 个实际发生的 事持匏代表) 莩k 手工活动 自动化活动型堕塑盟塑型造一活动实例 t 漱? ：事， ( 被分配綮i 捧漉f 苷| 蠢 1 1 ，晶瓷蚧 参s 者静往务)一一一 圈2 - i 基本名词间的关系 2 3 2 过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) 业务过程是日常工作中的概念，如果要使用计算机来替代或者部分替代业 务过程，就必须把实际工作中的业务过程转换为计算机可以识别的工作流过程， 这就是过程定义也称为工作流模型，它是业务过程的计算机形式表示。通常， 可以使用过程定义工具来协作用户完成从业务过程到过程定义的转化工作。 过程定义由一个或多个活动组成，就象业务过程中需要有多个处理步骤一 样。在业务过程的处理步骤中，有些需要处理者来判断是否已经具有进行该步 处理的条件，以及其前序工作是否都已经完成等。既然过程定义是业务过程的 计算机形式表示，因此，在过程定义中还需要定义如业务过程开始和终止的条 镬霸袜丑 武汉理1 二大学硕士学位论文 件，以及活动执行的先后顺序和活动中应该包含的一些必要的信息，应用程序 调用，数据流动关系等。 2 3 3 活动( a c t i v i t y ) 活动是工作流中的一个逻辑步骤或称环节，它实际代表了业务过程中的处 理步骤的计算机表示形式。通常，每个活动中都包含整个业务过程中的一个工 作单元( 处理步骤) ，其中包括需要人工参与的手工活动和根据过程定义完全由 计算机自动执行的工作流活动。它还包含了一些和活动相关的信息：活动开始 和结束的条件；参与这个环节的用户的信息；活动需要的应用程序或数据：以 及一些限制条件。活动有前趋活动与后继活动。 如图2 2 所示的工作流流程中，共包含了4 个环节，即4 个活动，它们代 表了在实际申请请假过程中的不同步骤。其中，活动“审批a ”的前趋活动是 请假申请，即需要有人提交请假申请；“存档”活动是“审批a ”的后继活动。 图2 - 2 一个请假申请的有向图表示 2 3 4 工作流管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ) w f m c 给出的关于工作流管理系统的定义是：工作流系统是一个软件系 统，它完成工作流的定义和管理，并按照在计算机中预先定义好的工作流逻辑 推进工作流实例的执行。 通常工作流管理系统是指运行在一个或多个称为工作流机的软件上，是 套能定义、创建和管理工作流执行的软件系统。它和工作流执行者( 人、应用) 交互，根据工作流逻辑，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。 使用它可以充分利用企业资源，有效地跟踪工作过程，提高工作过程定制的速 武汉理工大学硕士学位论文 度与质量。 工作流管理系统和企业的业务系统是有区别的：工作流管理系统为企业的 业务系统运行提供了软件支撑环境，在工作流管理系统的支撑下，通过集成具 体的业务软件和操作人员的界面操作，才能良好的完成对企业经营过程运行的 支持。所以，工作流管理系统在一个企业或部门的经营过程中的应用过程是一 个业务应用软件系统的集成与实施过程。 2 3 5 过程实例( p r o c e s si n s t a n c e s ) 过程实例是某个工作流过程的一次执行，是实例化的业务过程【2 l 】。一个过 程定义可以产生多个过程实例。在执行过程中，工作流管理系统通过解释过程 定义，生成有关的活动并根据过程定义中的控制规则协调这些活动实例之间的 顺序关系，同时根据数据流动关系的定义完成活动实例之间的数据传送。当用 户处理完成，工作流管理系统将根据用户的处理结果和流程的定义来决定激活 后续活动，并生成相应的工作项，同时通知与此有关的用户进行处理。这个过 程反复执行，直到整个流程结束。 以图2 - 2 为例，如果有3 个人提交了请假申请，工作流管理系统就会根据 这个过程定义，生成3 个过程实例，根据每个实例具有的不同数据，选择“审 批a ”或者“审批b ”( 如有人请3 天的假，活动“审批a ”就被选择；如果请 假4 天，活动“审批b ”就会被选择) 。选择确定的活动后，工作流管理系统会 通知相关的审批活动的执行者进行处理。审批完成存档后，该申请流程就结束 了。 2 3 6 活动实例( a c t i v i t yi n s t a n c e s ) 活动实例是活动的实例化，是活动的一次相对独立的执行。在一个过程实 例中，可能同时存在多个活动的实例，比如多个并发的活动：但是一个活动实 例只能存在与一个过程实例中。沿用前面的例子，员工甲和乙都提交了三天的 请假申请，都要“审批a ”的执行者审批，这样在就产生了两个“审批a ”活 动的实例，在它们仅仅只存在于自己的过程实例中。活动实例由工作流管理系 统根据过程定义生成。 9 武汉理工人学硕十学位论文 通常情况，活动实例由某个或者某组用户负责处理。因此从用户的角度来 说，用户对活动实例的执行就是调用相应的应用程序对所涉及活动的相关数据 进行处理。 2 3 7 工作项( w o r k i t e m ) s ni 作项列表( w o r k l i s t ) 在一个工作流过程中，用户需要在他所涉及的活动中完成一些处理工作， 工作项就是这些处理工作的表现形式。通常，一个活动的实例就表现为一个工 作项。某个用户的所有工作项将构成该用户的工作项列表。 在工作流的实际执行中，还需要特定数据。有些数据确定过程实例状态转 换的条件，它们将同工作流过程定义一起用于协助工作流管理系统来控制工作 流的执行，它们被称为工作流相关数据。还有一部分数据，它们并不对流程控 制起作用，但却是完成具体业务功能所需要的数据，它们被各环节调用的应用 程序所处理，称为工作流应用数据。 2 4 工作流管理系统概述 前面已经介绍过工作流管理系统是一套能定义、创建和管理工作流执行的 软件系统。根据实际应用背景的需要，工作流管理系统可以用以定义与执行不 同覆盖范围、不同时间跨度的经营过程。根据经营活动复杂程度的不同，工作 流管理系统可以采取不同的实施方式。而采用不同的实旌方式，所应用的信息 技术、通讯技术和支撑系统结构也会有很大的不同。尽管不同的工作流管理系 统具有很多不同之处，但是从较高的层次上来抽象的考察工作流管理系统，可 以发现所有的工作流管理系统都提供了如下3 种功能【l l ： 1 建立阶段功能：对工作流过程以及组成它的活动进行定义和建模。 2 运行阶段的控制功能：在一定的运行环境下，执行工作流过程，对工作 流的运行进行管理，并完成每个过程中活动的排序和调度功能。 3 运行阶段的人机交互功能：实现各种活动执行过程中用户与i t 应用工 具间的交互。 工作流管理系统的主要特征如图2 3 所示。下面将分别介绍这三种功能所 涉及的研究工作和实施技术。 1 0 武汉理_ ：= 大学硕士学位论文 2 4 1 过程建模 图2 - 3 工作流管理系统的特征 完成经营过程的计算机化定义是工作流管理系统建立阶段的主要功能。利 用建模工具，将实际的经营过程转化为计算机可以处理的形式化定义，得到的 定义通常称为过程模型、过程模板、过程元数据或过程定义。在w f m c 给出的 工作流管理系统的定义中，将过程建模得到的结果统称为过程定义。 过程建模需要根据过程目标和系统约束条件，将系统内的活动组织为适当 的经营过程，是经营过程分析与经营过程重组的重要基础。 有很多方法可以用来进行工作流( 过程) 模型的定义与描述。对流程的描 述需要提供逻辑顺序结构，如顺序、分支、汇合、条件、循环、并行的描述。 使用者可以通过一套语言来对企业的经营过程进行形式化描述。目前较为广泛 接受的建模语言有c i m o s a 的经营过程描述语言、工作流管理联盟w f m c 定 义的工作流过程定义语言、k e l l e r 等人提出的e p c m 模型等。这些工作流描述 语言的描述形式与程序设计语言中语义结构的定义方式类似。其他一些方法是 采用传统项目管理中使用的概念和模型来表述经营过程，例如p e r t 图或其他 各种形式的网络图等，易于在己有的项目管理软件工具的基础上扩展得到，所 武汉理工人学硕士学位论文 以在实用系统中采用得也比较普遍。 2 4 2 工作流运行控制 在完成了过程模型的定义后，所生成的工作流模型将由工作流执行服务软 件进行实例创建并控制其执行过程。工作流执行服务对使用工作流模型描述的 过程进行初始化、调度和监控过程中每个活动的执行，在需要人工介入的场合 完成计算机应用软件与操作人员的交互。这样，工作流执行服务实现了在模型 中定义的经营过程与现实世界中实际过程之间的连接。这个连接通过工作流执 行服务与应用软件、操作人员的交互来完成。实现这个连接的核心功能是工作 流管理软件，工作流管理软件又称为工作流机或工作流引擎。 工作流机除了完成过程的创建、删除、活动的执行与控制外，它的另外一 个重要的功能是完成与应用软件及操作人员的交互。这是因为在实际企业应用 中，应用软件和操作人员是完成经营业务工作流的主体，而工作流机通过过程 定义和活动之间顺序控制实现这些独立的功能实体间的集成，从而使整个企业 经营活动成为一个协调运行的整体。 企业经营过程的执行通常需要若干个应用软件和若干人员的参与才能够完 成，但是任何一个企业的实际应用都是在具有分布性和异构性的计算机网络环 境中运行。分布性是指应用软件运行在不同地点的不同计算机系统上，异构性 是指应用软件运行在不同的计算机硬件环境、操作系统、数据库管理系统上。 对工作流机的分布性要求客观上是由企业的实际运行环境决定的，工作流 管理系统可以采用不同的方法来满足企业应用对分布性的要求。按照工作流机 管理系统设计开发的难易程度，工作流管理系统的分布性可以分为分布式的工 作流用户与应用接口、分布式工作流机和分布式工作流模型三种主要的分布方 式。分布式工作流用户与应用接口通常是工作流管理系统必须提供的分布处理 功能，因为企业的应用软件和用户本身分布在不同的计算机环境和不同的工作 地点。 2 4 3 工作流管理中的人机交互 在工作流管理系统的运作过程中，人和应用是完成整个业务过程的主体。 武汉理工大学硕士学位论文 工作流定义工具、工作流执行服务和任务表管理器都是为完成业务过程和支持 人员工作提供的运行环境和工具。具体说来，在整个工作流执行中，不同的操 作人员需要完成的工作大约可分为以下几种： 1 模型定义：创建、修改和发布企业的业务过程模型，这一般是企业的业 务管理部门的人员按照企业业务流程完成； 2 人机交互：按照工作流任务管理器提供的任务项，完成具体的业务处理 工作( 如填写表格、启动一个应用来计算生产计划、查询库存情况等) ， 这个工作由企业的各个业务部门的人员完成； 3 系统运行状态监控：检查、监控系统的执行情况，对系统中出现的意外 情况进行紧急处理，如终止、恢复某个过程实例的执行，改变某个活动 的状态以便整个系统能够继续执行等，这个工作由具有较高职务的系统 管理人员来完成。 2 5 w f m c 工作流管理系统参考模型 2 5 1w f l v i c 工作流管理系统体系结构 随着对工作流产品需求的不断扩大，许多公司纷纷推出了不同的工作流产 品。这些工作流产品都有各自的特点，在协议和接口标志方面也各自不同，适 应不同领域的应用。由于工作流管理技术与产品缺乏统一的标准，不同的工作 流产品在术语的定义和使用、系统结构的设计及应用的接口规范上都有很大的 不同。这些差异使得产品之间、产品与其他应用之间的集成变的相当困难，不 同的工作流产品之间的互操作性也很差。 为了更好的支撑企业经营过程建模、分析和实施，适应世界市场的多元化 趋势，工作流管理联盟以实现工作流技术的标准化和开放性为主要目的，定义 了工作流系统的结构及其与应用、管理工具和其他工作流管理系统之间的应用 编程接口。 图2 4 是w f m c 提出的工作流参考模型的体系结构图 1 6 1 。 武汉理上大学硕士学位论文 图24 工作流管理系统的体系结构图 该参考模型体系结构给出了抽象的工作流管理系统的功能组成部件和接 口，能够满足工作流管理系统和产品应该具有的功能，同时保证了工作流产品 之间的互操作。从图中可以看出工作流管理系统主要由三类部件组成： 1 软件构件：用来实现工作流管理系统各个组成部分功能； 2 系统控制数据：工作流管理系统中，软件构件使用的数据； 3 应用与应用数据：对于工作流管理系统而言，他们属于外部系统和数据， 它们被用来配合工作流管理系统完成整个或部分工作流管理的功能。 2 5 2w f m c 工作流系统参考模型 1 9 9 4 年11 月，w f m c 提出了工作流管理系统参考模型。在这个参考模型 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 中，对工作流系统的相关概念给出了详细的描述，同时描述了组成工作流系统 的各个功能模块的功能，以及各个功能模块之间的接口功能定义。工作流系统 参考模型己经成为设计工作流系统结构时应该遵循的设计标准。模型的基本构 件如图2 5 所示。 嚣要p 过程定义工具 i 一 接口l i 工作泓p i 与交换格式 接口2 i 一 工作流客户 应用 接1 2 1 3 i 一 工作流机直接 调用的应用 口4 图2 - 5 工作流参考模型 2 5 2 1 过程定义工具( p r o c e s sd e f i n i t i o nt 0 0 1 ) 其他工作流执 行服务 过程定义工具以计算机能够处理的形式进行过程的定义。它可以是形式化 的过程定义语言或对象一关系模型，对于一些简单的系统，也可以只是规定用 户间信息传输的一组路由命令。工作流定义工具应输出一个能被工作流机解释 并执行的过程定义。 在工作流建模上，工作流管理联盟开展了两个方面的工作： 1 定义了一个元模型：所谓元模型一般是指描述模型的模型。这里的工 作流模型的元模型是用来描述工作流模型内在联系的模型。它用于描 述工作流模型内部包含的各个对象、对象之间的关系及对象的属性。 这个元模型有利于建立可以在多个工作流产品间交换信息的模型。 2 定义了一套可以在工作流管理系统之间、管理系统与建模工具之间交 武汉理一l 大学硕士学位论文 互过程模型定义的a p i ( 应用编程接口) 。 工作流管理联盟定义的过程元模型如图2 - 6 所示，这个模型包含了以下几 个基本实体： 图2 - 6 过程定义元模型 1 工作流定义( 过程模型) ：一般包括工作流模型、版本号、过程启动 和终止条件、系统安全、监控和控制信息的等一系列基本属性，它反 映了企业中一个经营过程的目的，即这个过程要实现的目的和最终达 到的且标是什么。 2 活动：活动对应于企业经营过程中的任务，主要反映完成企业经营过 程需要执行哪些功能操作。主要属性有活动的名称、活动的类型、活 动的前后条件、调度约束参数( 如排队等待时间、最长处理时间等) 等。 3 工作流相关数据：其属性包括数据名称、数据类型和数据值等。它是 工作流机执行任务推进的依据。 4 转换条件：转换条件对应于企业经营过程中的业务规则和操作顺序。 主要负责为过程实例的推进提供导航依据。主要参数包括过程实例向 前推进条件、执行条件和通知条件。 5 角色：主要描述企业经营过程中参与操作的人员和组织单位。其属性 包括角色名称、组织实体、角色的能力等。 6 需要激活的应用程序：包括应用程序的类型、名称、路径及运行参数 等。 1 6 武汉理工大学硕士学位论文 2 , 5 2 2 客户应用程序( w o r k f l o wc l i e n t a p p l i c a t i o n ) 客户应用是用户同工作流实例进行交互的工具。工作流实例在运行期间， 必然要同用户进行交互，比如对文档的处理( 审核、意见填写、流向控制等) 。 工作流管理系统为每个用户维护一个工作项表，用来记录需要该用户来处理的 所有任务。客户应用程序就是为用户提供一种手段，让工作流参与者察看、管 理自己的工作表，了解工作表中的工作项并完成对工作项的处理操作。 2 5 2 3 直接调用应用( i n v o k e d a p p l i c a t i o n ) 这种情况适合不需要人员参与的自动活动。在模型定义时，定义者需要为 应用的启动而提供应用的一些信息，如应用程序的类型、地址等，工作流机通 过过程模型中定义的活动信息、应用程序类型和所需的数据来激活应用程序， 从而完成工作流中的自动处理部分。 2 5 2 4 工作流执行服务( w o r k f l o we n a c t m e n ts e r v i e e ) 工作流执行服务是工作流管理系统的核心，由一个或多个工作流机组成。 在工作流实例运行时间，工作流执行服务提供了过程实例执行的运行环境，借 助工作流机，对预先定义的过程模型进行解释，完成对过程定义实例的创建、 修改、状态设置等操作。工作流执行服务主要提供下面的功能： 1 实例化及执行过程模型：解释企业经营过程的过程定义，根据约束条件 生成过程实例，运行过程实例并管理它的运行过程。 2 为过程和活动的执行进行导航：根据过程定义和工作流相关数据，推动 过程实例的执行。 3 为外部资源交互完成各项活动；工作流执行服务通过客户应用和直接调 用应用接口的方式完成与外部资源和用户的交互。 4 维护工作流控制数据和工作流相关数据。 工作流机又称为工作流引擎是一个为工作流实例的指定提供运行服务环 境的软件或“引擎”。它是工作流执行服务的核心，包括一些功能： 1 对过程定义进行解释。 武汉理工大学硕士学位论文 2 控制过程实例的创建、激活、挂起、终止等。 3 控制活动实例问的转换，包括串行或并行的操作、工作流相关数据的解 释等。 4 提供支持用户操作的接口。 5 维护工作流控制数据和工作流相关数据，在应用或用户间传递工作流相 关数据。 6 提供用于激活外部应用程序和访问工作流相关数据的接口。 7 提供控制、管理和监督工作流过程实例执行情况的功能。 2 5 2 5 系统管理与监视工具( a d m i n i s t r a t i o n & m o n i t o r i n g t 0 0 1 ) 工作流系统管理和监控工具的作用是对工作流在整个组织内的流动状况 进行监控和管理。其主要功能有：将过程模型中的角色实例化；将运行中的过 程实例、活动实例和数据分发到各个工作流机中；启动、挂起、恢复和终止过 程实例：管理正在执行的过程实例，并对正常结束或异常退出的过程实例的历 史数据进行统计和分析。 2 5 3w a p i 与接口 在w f m c 提出的工作流参考模型中，还有五类接口。w a p i 就是一组用以 实现这五类接口功能的工作流应用编程接口函数及相应的数据交换格式。这5 类接口需要的操作函数包括一组a p i 调用函数和一些数据交换函数【2 2 】： 1 a p i 调用：完成连接建立、过程控制、活动管理等功能，包括以下类型 的功能函数供编制接口程序使用： ( 1 ) 操作总资料模型及其对象。 ( 2 ) 建立连接。 ( 3 ) 控制过程。 ( 4 ) 监控过程。 ( 5 ) 检测过从状态。 ( 6 ) 管理活动。 ( 7 ) 操作数据处理。 1 8 武汉理 _ 大学硕士学位论文 ( 8 ) 操作工作流任务表，任务项处理。 f 9 ) 管理用户。 ( 1 0 ) 管理角色。 f l1 ) 管理监控。 ( 1 2 ) 控制资源。 2 数据交换函数：数据交换格式的定义与转换函数，能够满足过程数据传 递和工作流相关数据传递的需要。 a p i 调用通常可以以它们的逻辑功能、操作的数据类型( 调用参数) 及应 用的数据结构等参数项进行定义。这些a p i 定义需要与具体的程序实现语言进 行绑定。 w f m c 定义的五类接口是： 1 接口1 ：过程定义输入输出接口。这个接口实现了建模环境和运行环境 的分离，提供对工作流模型的解释和读写操作。 2 接口2 ：客户端函数接口。它约定了所有客户方应用与工作流服务之间 的功能操作方式。 3 接口3 ：激活应用程序接口。工作流引擎和直接调用的应用程序之间的 接口。 4 接口4 ：工作流执行服务间的互操作接口。 5 接口5 ：工作流服务和工作流管理工具之间的接口。 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章智能大厦工作流管理系统的设计 3 1 系统背景 智能大厦是理想的办公场所，办公自动化系统( o a s ) 是智能大厦中不可 缺少的一个部分【3 5 1 1 3 6 。智能大厦办公自动化系统能够使人们借助i n t e r n e t 更快 地获得更多的多媒体信息，最大限度地提高办公效率和改进办公质量，缩短办 公周期，减少和避免各种差错，提高管理和决策的科学水