（管理科学与工程专业论文）struts体系结构下的工作流模型应用研究.pdf

中文摘要 摘要 企业流程再造( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) 是一场管理思想的革命， 已受到管理界和企业界的广泛重视。b p r 强调以企业流程为中心，充分利用现代 信息技术的使能作用，对企业现有流程进行根本性的反思，以求得流程业绩的巨 大飞跃。b p r 的核心是流程优化，但它的复杂性往往又不是单靠人工所能掌握的。 企业流程重组需要利用先进的流程建模和分析手段来描述、分析和评价经营流程。 目前已经出现了许多有效的建模方法和仿真工具。但大多数方法不能直接利用优 化后的模型对流程进行有效的控制和管理，其建模、分析与模型的实施相脱离。 传统的信息管理平台缺乏柔性难以反映流程的动态性。工作流技术覆盖了流程建 模、模型分析、模型执行和模型维护的整个企业经营流程重组的生命周期，可以 改善上述不足。工作流系统能够支持企业流程重组，其关键是流程性能的分析与 评价。是目前技术条件下流程管理的有效途径。 本文针对某港口信息管理系统，将f l o w 4 j 工作流管理技术与s t r u t s 框架进行 集成，并对原系统的数据层进行了改进，采用了流行的h i b e r n a t e 数据持久技术： 提出了新的五层通用w e b 应用架构。新架构完全可以满足企业对于流程重组 ( b p r ) 的需求，该模型可以充分发挥各个技术的优势，实现多层次、模块化、可 扩展、易移植且平台独立性强的工作流管理应用。 本文最后将该工作流管理一般模型应用到港口信息系统的改造中，对系统的改 造进行了深入的研究和探讨，针对用户需求，对业务流程进了科学的重组，实现 了港口信息系统向工作流管理系统的迈进，也验证了所提出f l o w 4 j 工作流管理一 般模型的可行性。 关键词：流程重组；f l o w 4 j , s t r u t s ；h i b e r n a t e w o r k f l o w l 港口信息化 英文摘要 a p p l i c a t i o nr e s e a r c ho fw o r k f l o w m o d e lb a s e d o ns t r u t s a b s t r a c t b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ( b p r 、i sar e v o l u t i o no fm a n a g e m e mt h e o r y , i t h a sb e e l lg r e a tr e g a r d e db yb o t hm a n a g e m e n tf i e l da n de n t e r p r s ef i e l d 。b p re m p h a s i z e t h eb u s i n e s sp r o c e s si sc e n t e ro f e n t e r p r i s e ，t om a k et h eb e s tu s eo f m o d e mi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g ya n dm a k eau l t i m a t ei n t r o s p e c t i o nt ot h eb u s i n e s sp r o c e s sw h i c hh a se x i s t e d ， t h ea i mi st og a i ng r e a tl e a po fp r o c e s s 删e v e m e m t h ec o r eo fb p ri sb u s i n e s s p r o c e s so p t i m i z a t i o n ，b u ti ti st o oc o m p l e xt oh o l do r l yb a s eo np e o p l e b p rn e e dt h e a d v a n c e df l o w - m o d e l i n g a n d a n a l y s i sm e t h o dt od e s c r i b e 、a n a l y z ea n de s t i m a t e w o r k - f l o w n o wt h e r ea t em a n ye f f e c t i v em o d e l i n g - m e t h o d sa n dt o o l s b u tm o s t m e t h o dc a l ln o td i r e c t l yu s et h eo p t i m i z e dm o d e lt oc o n t r o la n dm a n a g et h ef l o w , t h e m o d e l i n ga n da n a l y s i sa r eb r o k e na w a yf r o mp r o c e s si m p l e m e n t t h et r a d i t i o n a l i n f o r m a t i o nm a n a g e m e mt o o li ss h o r to ff l e x i b i l i t y , i ti st o oh a r dt or e f l e c td y n a m i co f p r o c e s s t h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yi sc o n s i s to fp r o c e s sm o d e l i n g ，m o d e la n a l y s i s ， m o d e le x e c u t i o na n dm o d e l m a i n t e n a n c e ，i t c a ni m p r o v ea l lt h e s h o r t a g e w o r k f l o w - m a n a g e m e n ts y s t e mc a ns u p p o r tb u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g i tc a n a n a l y z ea n da p p r a i s et h ep e r f o r m a n c eo fp r o c e s s t h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ti sa e f f i c i e n c ym e t h o df o rt h ep r o c e s sm a n a g e m e n ts of a r a i ma tt h ep o r ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，m a k ef l o w 4 j - w o r k f l o wm a n a g e m e n ti n t e g r a t e w i t hs t r u t sf r a m e w o r k , u s eh i b e r n a t et e c h n o l o g ya sd a t al a y e r , f m a u yp u tf o r w a r da f i v e - l a y e rw e ba p p l i c a t i o nf r a m e w o r k t h en e vf r a m e w o r kc a nm e e tt h en e e do fb p p , i tc a nt a k ef u l la d v a n t a g eo fa l lt h et e c h n i c a la d v a n t a g e sa n da c h i e v em u l t i - l e v e l m o d u l a r , e x t e n s i b l ea n de a s yt ot r a n s p l a n ta n ds t r o n gi n d e p e n d e n c e a tl a s tt h i st h e s i sd i s c u s s e sh o wt ou s i n gt h i sg e n e r a lm o d e lo ft h ew o r k f l o wt o r e a l i z et h ep o r ti n f o r m a t i o ns y s t e mr e b u i l d i nr e s p o n s et oa s e rn e e d s ，r e a l i z et h ec h a n g ef r o m p o r ti n f o r m a t i o ns y s t e mt ow o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m a tt h es a m et i m et h ef e a s i b i l i t yo f t h i sg e n e r a lm o d e la l s oi st e s t e d k e yw o r d s ：b p r ；f l o w 4 j ：s t r u t s ；h i b e r n a t e ；w o r k f l o w ti n f o r m a t i o no fp o r t 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导烬的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文 ：墅垒住丕绪擅工的王佳速搓型廑厦要塞：。除论文中 已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开 发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 年 月 曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于；保密口 不保密口( 请在以上方框内打“”) 论文作者签名：导师签名： 日期：斯刀年 月褊 s t r u t s 体系结构下的工作流模型和应用研究 第1 章绪论 随着计算机技术的发展，大多数企业都进行了信息化建设，但是对于应用系 统的开发通常将业务流程硬编码到应用系统的整体结构中，每次业务流程的修改 都可能引起程序结构的大幅变动。其僵硬的体系结构增加系统复杂性，阻碍系统 灵活性。对于最终用户来说，业务流程变更的滞后严重地影响了系统的响应速度； 对于系统集成商和软件开发商来说，业务流程不断变更，使之更陷入系统开发和 维护的泥沼中。 在这种情况下，就要求对业务流程的控制既要直观易用，又要易于修改重构。 s t m t s 是一个开源软件，它有助于开发者更加快速和容易地建立w e b 应用程序，它 通过基于标准的技术，“填空式”的软件开发方法；可以减轻创建w e b 项目时那些 令人抱怨的浪费时间的工作。目前s t r u t , 框架得到广泛的应用和认可，已经成为 w e b 设计的主流框架之一。s t r u t s 框架虽然功能非常强大，但是它对于控制层的配 置过于机械，缺乏灵活性，而且实际应用中的每个a c t i o n 都比较繁杂臃肿，修改 和重用比较困难。每当企业的业务流程发生改变，或者有些流程需要实时动态配 置时，它的控制层的重置就交得很复杂。因为对于流程的修改，就s t r u t s 来说对应 于s t r u t s - c o n f i g x m l 中的a c t i o n - m a p p i n g 部分的重置。如果应用系统流程复杂且业 务众多，那么当我们打开s t r u t s c o n f i g x m l 文件时，就是开发人员也很难找出与之 相对应的a c t i o n ，更不用说修改。 f l o w 4 j 是一个开源的工作流引擎，它可以把工作流技术和s t r u t s 框架结合得很 完美，工作流管理能够在对业务过程分析的基础上，提供对业务过程迸行定义的 工具，并能够对已定义的业务过程的具体实施提供自动化支持，f l o w 4 j 工作流通 过对业务过程的修改和重新定义就可以快速适应需求的变化；可以以很小的代价 完成对新业务过程的支持。 另外对于那些不懂得s t r u t s 和x m l 的人来说，比如企业的负责人和系统用户， 让他们看懂业务流程十分关键，这使得他们可以参与到流程设计中来，对不合理 或不完善的流程及早提出修改意见。f l o w 4 j 提供了图形化的流程设计模型，简单易 用而且表达较明确，即使不懂计算机的人也可以很快理解。这样即发挥了s t r u t s 框 架控制层和表示层丰富的设计功能，又可以结合f l o w 4 j 工作流对于业务流程灵活 第1 章绪论 而有效的控制，使得信息系统的开发和维护变得简单而有效。 1 ，1 工作流技术的发展与应用现状 对工作流的研究起源于二十世纪七十年代，受网络的局限性，最初的工作流 系统主要以企业内部的文档处理为主。到了二十世纪九十年代，随着i n t c m 或技术 的发展及应用，促进了电子商务应用的极大发展，使得公司与公司之间、公司内 部部门之间以及予公司之间的业务相互处理成为可能。这为工作流的发展带来了 很大的机遇和挑战【”。 f r i t zn o r d s i e c k 于1 9 6 8 年就提出利用信息技术实现工作流程自动化的想法， 2 0 世纪7 0 年代，宾西法尼亚大学霍顿学院的m i c l m e i d z i s m a n 就开发出了工作流 原型系统s c o o p 。施乐帕洛阿尔托研究中心的c l a r c n c e a e l l i s 等人则开发出了 o f f i c et a l k 系列试验系统，这标志着工作流技术的开始。商业化的工作流软件始于 2 0 世纪八九十年代，此后工作流技术的研究和发展进入了一个全新的时期。多数 大的软件公司开始开发专业化的工作流系统，工作流管理的应用也由一开始只针 对简单的文档和图像信息处理，扩展到对于复杂的企业业务过程的管理。1 9 9 3 年 国际工作流联盟的成立标志着工作流技术进入了一个相对成熟的阶段( 2 】。 目前国内外很多公司致力于开发商业化的工作流系统，一些著名的工作流软 件供应商不断推出新的产品，如瑕m 的h o l o s o f x 与m q s e r i e s 工作流，f u j i t s u 的 i - f l o w ，b e a 的w l i ，s a p 的n e t w e a v e r ，s o n i c 的o r c h e s t r a t i o ns e r v e r 等等都是 最新的工作流产品。开源的工作流产品也很多，如s h a r k ，j b p m ，w e r k f l o w ， o s w o r k i l o w ，o p e n w f e 以及f l o w 4 j 等。国内现在许多公司也在着力开发商业化 的工作流系统，做的比较好的有西安协同数码公司的s y n c h r o f l o w ，杭州信雅达公 司的s u n f l o w ，还有上海东兰公司的d l f l o w 等【3 】。 工作流技术对于软件开发和管理的优势表现在以下两个方面： 1 方便开发方面 工作流管理系统能够简化企业级软件开发甚至维护，表现在以下几个方面。 降低开发风险一通过使用状态和动作这样的术语，业务分析师和开发人 员使用同一种语言交谈。这样开发人员就不必将用户需求转化成软件设计了。 实现的集中统一一业务流程经常变化，使用工作流系统的最大好处是：业 2 s t r u t s 体系结构下的工作流模型和应用研究 务流程的实现代码，不再是散落在各种各样的系统中。 加快应用开发一你的软件不用再关注流程的参与者，开发起来更快，代 码更容易维护。 2 业务流程管理( b p m ) 方面 在自动化业务流程之前，分析并将它们规格化是一件艰苦但会有很好回报的 工作。e - w o r k f l o w o r g 对于分析流程能够带来的益处有不错的阐述： 提高效率一许多流程在自动化过程中会去除一些不必要的步骤。 较好的流程控制一通过标准的工作方法和跟踪审计，提高了业务流程 的管理。 改进客户服务一因为流程的一致性，提高了对客户响应的可预见性。 灵活一跨越流程的软件控制，使流程可以按照业务的需要重新设计。 业务流程改进一对流程的关注，使它们趋向于流畅和简单。 最后一个使用工作流系统最重要的因素：提高对迭代开发的支持。如果软件 中业务流程部分不容易更改，组织就会花很大的精力在开发前的业务流程分析中， 希望一次成功。但可悲的是，在任何软件项目开发中，这都很少能实现。工作流 系统使得新业务流程很容易部署，业务流程相关的软件可以以一种迭代的方式开 发，因此，使用工作流系统使开发更有效、风险更低【4 】。 工作流技术的发展，经过十几年的努力，取得了一定的成果。为了描述其发 展历程，将工作流和关系数据库系统( r d b m s ) 做一个对比，如图1 1 所示，可 以看出工作流系统( w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m s ) 还处于技术发展曲线 ( t e c h n o l o g yh y p ec u r v e ) 上的初级阶段。 3 第1 章绪论 m i 嘟m o f i m m1 哪瓣。p i a b e a u o ， t r i g g e re 中e 由t i o n嘲蚪l 。1 1 t | | t 制蛔蚴毒帕 e 蛙n 口d k 抽d 锋 m m t u r 耗 y 图1 1 工作流技术发展曲线【5 l f i g 1 1d e v e l o p m e n t g r a p h o f w o r k f l o w t e c h n o l o g y i s l 但我们应该看到在实际应用中，对于工作流产品应用的企业还是较少，应用 的范围窄，效果不理想。这与产品的全面性、集成性有关，也与企业应用的状况 有关，工作流产品存在的不足具体表现在以下几点： 标准化程度差 不同的厂商所提供的工作流产品具有自己独立的一套工作流模型、工作流定 义语言、a p i 函数。但难于在不同系统之间进行交互，集成的效果不理想，不能方 便地在不同系统间进行应用对像的重复利用和数据的方便交流。 系统的集成侄不理想 工作流管理系统没有达到真正地集成，还是在自己独立地运行，处理一些行 政上的简单的流程业务，不能很好将o a 、e r p 、c r m 、s c m 等具体事务处理系 统紧密地联系在一起，达到数据录入一次即可有效的目的。 实现的复杂性 实施一个完整的工作流管理系统，是一个复杂的过程，要了解其它应用系统 的业务、进行流程处理分析、业务流程的改造、管理规程和操作规范建立等。并 且还必须有不同软件供应商的全力配合，原因是企业不可能在短对闻内了解所有 系统的来龙去脉，并加以实施。 目前工作流技术的研究日益受到人们的重视，不仅有大学和研究机构在开展 多项研究、产品供应商也在不断地推出新的产品，来补充应用中存在的不足。研 4 s t r u t s 体系结构下的工作流模型和应用研究 究的主要问题包括三个方面：工作流的理论基础，包括：体系、模型、语言、接 口等；t 作流实现技术，包括：性能、可靠性方面的研究；工作流技术的应用， 包括：实施方法、结合其它专门的应用，使用工作流系统构建一个企业应用系统 集成( e a i ) 平台嘲。 1 2 课题的来源和意义 一课题来源 在信息化大潮下的今天，企业要在这样一个竞争和变化的外部环境下生存， 必须随需而变，不断调整、优化企业的各种业务流程，对流程进行重构。完整的 信息管理系统应该是信息收集、存储、处理、流转、发布以及支持流程重构的有 机过程，但常规的信息管理系统却很难做到这一点。为了解决以上阊题，我们迫 切需要一种能够支持业务流程自动化( b u s i n e s s p r o c e s s a u t o m a t i o n ) 的模块来满足 企业流程管理的需要，把它和业务流程重构( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e c r i n g ) 技 术相结合来管理企业的各种流程嘲。工作流管理正是顺应这一需求孕育而生，它是 用于实现工作流建模、执行、监控、分析、度量和优化的基础中间件平台。本文 结合原有的港口管理信息系统，对原系统的模型加以改进，引入了持久层框架， 减少了数据库操作的工作量，。并在对原有系统架构稍加修改的基础上融入了工作 流控制技术，既提高了系统的灵活性、稳定性，也降低了软件开发和维护的消耗。 使得信息系统的开发和设计效率大大提高。 _ 选题目的和意义 本课题的目的主要在于研究种嵌入式工作流应用并将此应用融入管理信息 系统中，并设计出一个通用的工作流管理程序架构，使其能够满足管理信息系统 对于业务流程管理的需求，这样不仅增加管理信息系统的可用性，降低管理的复 杂性，减少错误发生，提供流程实时监控，而且可以灵活地支持企业的生产决策， 根据需求随时修改优化业务流程，对企业的发展有很大的辅助作用。 本课题的意义在于研究管理信息系统与嵌入式工作流引擎相集成的实现方 案，以及怎样将工作流应用于管理信息系统中。在原系统s t n a s 框架下加入h i b e r n a t e 技术解决了长久以来对数据库操作繁琐难于管理的问题；并研究出在b s 结构中 f l o w 4 j 的实现方案，体现了工作流管理的价值，增加了管理信息系统的可用性， 5 第1 章绪论 从而方便管理者快捷、准确地实现对流程的监控和优化。使管理信息系统朝真正 意义的自动化、智能化方向发展，使企业获得更大收益。 1 3 课题研究的主要内容 本课题的研究目标是形成通用的、高性能的基于工作流管理技术的m v c 实现 框架，并且在某港口管理信息系统中做实际应用。 _ 首先对工作流相关的理论、类型、组成、应用范围以及工作流现状和发展 趋势进行了分析和研究，详细介绍了工作流管理系统方面的基础理论、工作流管 理系统的基本架构和功能，对相关的工作流产品进行了分析。 一对于f l o w 4 j 工作流引擎的核心包、核心构件和f l o w 4 j 工作流控制模型迸 行详细的分析和研究，详细解释了其工作原理及编译部署过程，对f l o w 4 j 的基本 架构及特点作了详实的说明。 认真分析了现有架构设计的思想基i 出_ 商f v c 模式的组成、原理、优缺 点。在此基础上研究了s t r u t s 的m v c 实现架构及其存在的缺陷，同时对f l o w 4 j 工作流管理架构进行了研究，在充分利用f l o w 4 j 的管理和控制、s t r u t s 框架的丰富 的标签和方便的输入验证机制、h i b e r n a t e 高效的数据存储方式的基础上，将三者 傲有机的集成，提出了基于f l o w 4 j 工作流管理的w e b 应用多层架构的设计方案， 对于其中关键技术的实现进行了特别的说明，并对f l o w 4 j 工作流对于业务流程和 流程重组的控制进行了实例解析。 在理论分析和设计的基础上，以港口信息系统为例，就基于f l o w 4 j 工作瀛 管理的w e b 应用多层架构的实现进行建模、构建了以f l o w 4 j 工作流管理为核心的 新系统，并详细解释了工作流控制在新系统中的应用。 一对于f l o w 4 j 工作流管理在信息系统中的应用进行了总结。 6 s t r u t s 体系结构下的工作流模型和应用研究 第2 章工作流理论及f l o w 4 j 架构 2 1 工作流的基本概念 随着社会生产的流程化，工作流起着越来越重要的作用。工作流是针对工作 中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念。通过将工作活动分解成定义良好 的任务、角色、规则和过程来进行执行和监控，达到提高生产组织水平和工作效 率的目的。工作流技术为企业更好地实现经营目标提供了先进的手段。1 9 9 3 年， 国际工作流管理联盟( 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。为了实现不同工作流产品之间的互操作， w f l v l c 在工作流管理系统的相关术语、体系结构及应用编程接口等方面制定了一 系列标准。工作流管理联盟给出的工作流定义是：工作流是指整个或部分经营过 程在计算机支持下的全自动或半自动化，就是自动运作的业务过程部分或整体， 表现为参与者对文件、信息或任务按照规程采取行动，并令其在参与者之间传递。 简单地说，工作流就是一系列相互衔接、自动进行的业务活动或任务。在实际情 况中可以更广泛地把凡是由计算机软件系统( 工作流管理系统) 控制其执行的过 程都称为工作流阴。 一个工作流包括一组活动及它们的相互顺序关系，还包括过程及活动的启动和 终止条件，以及对每个活动的描述。工作流管理系统指运行在一个或多个工作流 引擎上用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系统，它与工作流执行者( 人、 应用) 交互，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。 2 1 1 工作流管理系统定义， 工作流管理系统定义 工作流管理系统是定义、创建和执行工作流的系统，它是一种特殊的计算机 支持的协同处理( c s c w 。c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v c w o r k ) 软件系统嗍。 国际工作流管理联盟的工作流参考模型 图2 1 所示的是国际工作流管理联盟给出的工作流参考模型。 7 第2 章工作流理论及f l o w 4 j 架构 图2 1 工作流参考模型哪 f i g 2 1t h er e f e r e n c em o d e lo fw o r k f l o w 8 1 2 。1 2 工作流管理系统的产生 工作流管理系统( w f m s ，w o r k f l o w m a n a g e m e n t s y s t e m ) 是以计算机支持的 分布式、协同工作业务流程的自动或半自动化为研究目标的软件系统。随着计算 机网络，特别是i n t e m e t i n t r a n e t 的迅猛发展和应用，计算机支持的分布式、协同 工作的工作流系统在企、事业单位中的地位显得越来越重要，也有着广阔的前景。 工作流管理系统是定义、创建、执行工作流的系统。开发这类软件系统就是 要协调分布式、协同处理的各个节点上的活动，按照预定义的控制流程进行执行， 以达到对它们的自动执行和有效的管理。开发这类软件有很大的重复性，工作流 管理系统就是将这类软件的公共的流程控制部分( 工作流运行服务，引擎) 、管 理部分和其他公共部分抽象出来，形成一种软件开发平台，用户只需要将它们的 控制流程描述出来，该平台软件就可对它们的控制流程进行自动执行和有效地管 理，而不需要对每次不同的应用重复地开发。不同工作流管理系统可以有不同的 实现方法，不同的底层通讯机制，应用的范围也可能有很大的差距【9 1 ，但所有的工 作流管理系统从用户的应用层上来看，通用工作流管理系统应该能够提供以下三 个方面的功能支持： 首先是建造功能，即对工作流的业务流程及组成这些业务流程的活动迸行定 义和建模。 其次是运行控制功能，即在一定的运行环境下，负责创建、执行和控制工作 流实例，激活相应的资源和应用，并完成从一个活动到另一个活动的控制转移， 8 s t r u t s 体系结构下的工作流模型和应用研究 它是整个工作流管理系统的核心部分。 最后是运行交互功能，即在工作流实例的运行中，工作流管理系统与工作流 参与者( 业务工作的参与者或控制者) 及外部应用程序进行交互的功能。 由于信息技术的发展和日趋激烈的商业竞争，人们不再满足于独立、零散的 办公自动化和计算机应用，而是需要综合的、集成化的解决方案。作为一种对常 规性事务进行管理、集成的技术，w f m s 的出现是必然的。它可以改进和优化业 务流程，提高业务工作效率；实现更好的业务过程控制，提高顾客服务质量；提 高业务流程的柔性等。 2 i 3 工作流管理系统的组成 一个完整的工作流管理系统中主要包括图2 。2 所示的七个部分的部件和数据。 图2 2 工作流管理系统的组成嗍 f i g 2 2c o m p o s eo fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m 目 过程定义工具 过程定义工具被用来创建计算机可处理的业务过程描述。它可以是形式化的 过程定义语言或对象关系模型，也可以是简单地规定用户间信息传输的一组路由 命令。 过程定义 过程定义( 数据) 包含了所有使业务过程能被工作流执行子系统执行的必要 信息。这些信息包括起始和终止条件、各个组成活动、活动调度规则、各业务的 9 第2 章工作流理论及f l o w 4 j 架构 参与者需要做的工作、相关应用程序和数据的调用信息等。 工作流执行予系统和工作流引擎 工作流执行子系统也称为( 业务) 过程执行环境，包括一个或多个工作流引 擎。工作流引擎是w f m s 的核心软件组元。它的功能包括：解释过程定义，创建 过程实例并控制其执行，调度各项活动，为用户工作表添加工作项，通过应用程 序接口( a p p l i c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e ，a p i ) 调用应用程序，提供监督和管理功能 等。工作流执行子系统可以包括多个工作流弓l 擎。不同工作流引擎通过协作共同 执行工作流。 工作流控制数据 指被工作流执行子系统和工作流引擎管理的系统数据，例如工作流实例的状 态信息、每一活动的状态信息等。 工作流相关数据 指与业务过程相关的数据。w f m s 使用这些数据确定工作流实例的状态转移， 例如过程调度决策数据、活动问的传输数据等。工作流相关数据既可以被工作流 引擎使用，也可以被应用程序调用。 工作表和工作表处理程序 工作表列出了与业务过程的参与者相关的一系列工作项，工作表处理程序则 对用户和工作表之间的交互进行管理。工作表处理程序完成的功能有：支持用户 在工作表中选取一个工作项，重新分配工作项，通报工作项的完成，在工作项被 处理的过程中调用相应的应用程序等。 应用程序和应用数据 应用程序可以直接被w f m s 调用或通过应用程序代理被间接调用。通过应用 程序调用，w t m s 部分或完全自动地完成一个活动，或者对业务参与者的工作提 供支持。与工作流控制数据和相关数据不同，应用数据对应用程序来讲是局部数 据，对w f m s 的其他部件来说是不可见的。 2 1 4 工作流管理系统功能分析 前面已经介绍过，一个完整的通用工作流管理系统应当包括七个部件，这里 限于篇幅的原因，只对工作流管理系统的核心部分，工作流执行子系统和工作流 l o s t r u l s 体系结构下的工作流模型和应用研究 引擎进行分析。 _ 工作流管理系统核心组成 工作流管理系统的核心组成部分称为工作流执行子系统，它为创建、初始化 和执行过程实例提供了一个运行环境。 在一个工作流执行子系统中可以包括一个或多个工作流弓i 擎，前者是一种集 中式的实现方式，而后者是一种分布式的实现方式。分布式的实现方式又可阻分 为同构和异构两种不同的情况。所谓同构是指在一个运行服务系统中包含了多个 兼容的工作流引擎；所谓异构是指在工作流管理系统中包含了两个以上异构的工 作流执行予系统【1 0 1 。 工作流执行子系统涉及四种数据：工作流控制数据、工作流相关数据、组织 角色模型数据和工作表。 第一种，工作流控制数据。指只由工作流执行子系统维护的内部控制数据， 主要用于表示过程实例与活动实例的状态信息。 第二种，工作流相关数据。指与业务过程相关的数据，他们由应用程序或由 用户通过工作项处理来产生和更新，工作流引擎根据相关数据来确定过程实例的 状态转移，例如过程调度决策数据，活动间的传输数据等。 第三种，组织角色模型数据。是描述组织结构的数据，主要用于确定工作项 的执行者。 第四种，工作表。列出了与工作流参与者相关的一系列工作项。 一工作流管理系统的功能 工作流引擎是工作流管理系统的核心软件部件。它的主要功能有：解释过程 定义，控制过程实例( 创建。激活、挂起、终止等) ，按照过程定义已确定的业 务逻辑调用各项活动，为用户工作表添加工作项，维护工作流控制数据和工作流 相关数据，调用应用程序，提供监督，管理和审计功能【9 】。 2 1 5 工作流管理系统的分类 i 。根据所实现的业务过程，工作流管理系统可分为四类【1 1 l 管理型工作流( a d m i n i s t r a t i v ew o r k f l o w ) 在这类工作流中活动可以预定义并且有一套简单的任务协调规则，例如，大 第2 章工作流理论及f l o w 4 j 架构 学里的课程选修，完成论文后的学位申请等。 设定型工作流( a dh o cw o r k f l o w ) 与管理型工作流相似，但一般用来处理异常或发生机会比较小的情况，有时 甚至是只出现次的情况，这与参与的用户有关。 协作型工作流( c o l l a b o r a t i v ew o r k f l o w ) 参与者和协作的次数较多。在个步骤上可能反复发生几次直到得到某种结 果，甚至可能返回到前一阶段。 生产型工作流( p r o d u c t i o n w o r k f l o w ) 实现重要的业务过程的工作流，特别是与业务组织的功能直接相关的工作流。 与管理型工作流相比，生产型工作流一般应用在大规模、复杂的和异构的环境下， 整个过程会涉及许多人和不同的组织。 根据底层实现技术，可将工作流产品分为三类【1 2 】 一以通讯为中心：以电子邮件为底层的通讯机制。这种类型的工作流管理系 统适合于协作型工作流和不确定型工作流，而不适于生产型工作流。 - 以文档为中心；基于文档路由，它同外界应用的交互能力有限。许多基于 表的管理型工作流可以用以文档为中心的工作流实现。 一以过程为中心：这种工作流系统对应生产型工作流。它们一般建立在数据 库之上，有自己专用的通信机制并且提供了同外部进行交互的接口。 2 1 6 工作流管理系统的应用领域 使用工作流管理系统的目的之一是作为企业应用系统集成( b u ) 的平台。 在当前大部分企业级i t 架构中，各种各样的异构( h e t e r o g e n e o u s ) 应用和数据库 运行在企业内网中。在这些系统被应用到组织时，都有一个清晰的目标。例如， 客户管理、文档管理、供应链、订单、支付、资源计划等等。让我们称这些系统 为专门应用( d e d i c a t e da p p l i c a t o n s ) 。每一个专门应用都包含它们所支持业务流 程的领域知识。这些专门应用中的自动化流程，被拼装到企业中更大的非自动化 流程中。每当一个这样的专门应用安装并投入使用，都会带来涉及其他多个应用 的新功能需求【1 3 】j 。企业应用系统集成( e a i ) 就是通过使用多个专门应用满足软件 新需求的方法。有时，这只需要在两个应用之间提供数据通讯的通道。专门应用 1 2 s t r u t s 体系结构下的工作流模型和应用研究 将很多业务流程硬编码在软件中。可以这么说，在你购买专门应用时，你是购买 了一组固定的自动化业务流程。而工作流管理系统是不必事先知道问题域的相关 信息的。工作流系统将业务流程描述作为输入并管理流程实例的执行，这使得它 比专门应用更灵活( 当然你也要花精力编写业务流程的规格化描述) 这就是为 什么说工作流系统和专门系统是相互补充的【1 4 1 。工作流系统可以用来管理全局的 业务流程。如果专门应用支持你所需要的业务流程，那么使用专门应用。在此讨 论的工作流系统的第一种使用方式就是：结合所有的专门应用，使用工作流系统 构建一个e a i 平台。 工作流系统能够发挥很大价值的第二个使用方式是：协助涉及多人相关任 务工作流软件的开发。为了达到这个目的，大部分工作流系统都有一个方便的机 制，来生成执行任务的表单。对于专注于i s o 或者c m m 认证的组织，采用这种 方式使用工作流系统能够显著提高生产率【嘲。不用将过程用文字的形式写在纸 上，工作流系统使你通过流程定义建模实现过程的自动化( 如使用基于w e b 的应 用) 。 工作流系统的第三种使用方式是；将工作流引擎嵌入到其他应用中。在前 面我们谈到。专门应用将指定问题域相关的业务流程固化在软件中。开发专门应 用的公司也可以将工作流引擎嵌入到他们的软件中。在这里，工作流引擎只是作 为个软件组件，对于应用的最终用户是不可见的。将工作流引擎嵌入到应用中 的主要原因是为了重用和应用软件的可维护性。 2 2f l o w 4 j 工作流架构 2 2 1f l o w 4 j 工作流插件与e c l i p s e 平台的集成 e c l i p s e 平台是一个开放的集成开发工具，拥有强大的开发功能。它是建立在 插件机制( 发现新插件、集成插件和运行插件) 之上的。e c l i p s e 平台可以为开发 者提供将各种工具无缝集成的功能，并为集成软件开发工具的开发、构造和运行 提供基础模块，拥有一整套的公共服务集。在该平台上开发者可以进行工具开发， 并且这些工具可以高度集成，它由三个子项目组成：平台子项目、j a v a 开发工具 ( j d t - j a v a ) 子项目、插件( p d e p l u g i n ) 开发环境子项目。e c l i p s e 平台是一个 开放的可扩展的集成开发环境，它可以用于仓建、集成和部署各类开发工具。 1 3 第2 章工作流理论及f l o w 4 j 架构 e c l i p s e 平台是建立在插件机制上的。插件是e c l i p s e 平台功能最小的单元。它 可以单独开发和提交。所有的e c l i p s e 平台功能都由插件实现，除了平台运行的小 内核。插件机制可以发现、集成和运行插件。不同的插件提供不同的工作空间和 工作台，甚至平台运行时本身也有自己的插件。 f l o w 4 j 是一种基于e c l i p s e 平台的开源工作流框架，它是一个可在e c l i p s e 平 台下以拖放的方式进行工作流建模的插件，这个项目是由a l e xg r e i f 教授编写的， 现已发展到f l o w 4 j 1 0 4 ，f l o w 4 j 即可以单独构建工作流系统应用，也可以将f l o w 4 j 嵌入到其它应用当中，到目前为止，f l o w 4 j 已经实现了与s t r u t s 和v e l o c i t y 的集成 n 6 】，这时它只作为一个软件组件，在不同的架构中起着相同的流程设计与控制的 作用。在本文应用中主要是将f l o w 4 j 作为w e b 应用流程控制组件，所以在这里只 介绍与之相关的内容。图2 3 是f l o w 4 j 在e c l i p s e 平台上的集成图。由于它是以插 件的形式集成到e c l i p s e 中的，所以它的安装非常方便，只需下载f l o w 4 j 相应的版 本，然后将其解压到e c l i p s e 的f e a t u r e 和p l u g h x s 两个包中既可，当重新启动e c l i p s e 时，e c l i p s e 通过其插件机制发现、集成和运行此插件，从而将其与其它的开发工 具无缝集成。图2 3 中，f l o w 4 j 作为一个插件与j d t ( j a v a d e v e l o p e t 0 0 1 ) 、p d e ( p l u g i n d e v e l o p ee n v i r o n m e n t ) 以及其它的开发工具包，根据用户开发的需要，有选择的 将所需工具集成起来，组成了一个集成开发环境。这样就避免了像其它工具那样， 无论使用与否，所有的工具集成的项目都必须一次性安装完成。这样它的安装与 管理都很方便，就以f l o w 4 j 插件为例，我们要用它时，将其解压安装，不需要时， 只要从e c l i p s e 相应的包将其删除即可。 图2 3f l o w * j 工作流与e c l i p s e 的集成【q f i g 2 3t h ei n t e g r a t i o no f f l o w 4 ja n de c l i p s e 【 6 1 1 4 s t r u t s 体系结构下的工作流模型和应用研究 2 2 2f l o w 4 j 工作流模型 f l o w 4 j 工作流管理系统建立阶段的功能主要完成业务过程的计算机化的定 义。在这个阶段，利用一个或多个建模技术与工具，完成实际的经营过程到计算 机可处理的形式化定义的转化，所得到的定义通常可以称为过程建模、过程模板、 过程元数据或过程定义。因此，在工作流管理系统建立阶段主要完成过程建模工 作。在w f m c 定义的工作流管理系统中，过程建模所得到的结果称为过程定义。 过程建模是经营过程分析与经营过程重组的重要基础，过程建模主要解决如何根 据过程目标和系统的约束条件，将系统内的活动组织为适当的经营过程问题。经 过过程建模后所得到的模型，我们称之为工作流流程模型，这个工作