（管理科学与工程专业论文）基于wwf工作流模型的信息系统优化设计.pdf

中文摘要 摘要 在信息化大潮下的今天，面对越来越激烈的市场竞争，大多企业都进行了信 息化建设并从中获益。虽然信息系统从有效信息处理方面对组织的生产过程和经 营管理过程提供了强有力的支持，但是面对动态多变的市场环境以及组织本身所 需要的快速应变能力，一些信息系统因缺乏柔性而难以适应多变的管理需求，表 现出对业务流程的管理、控制和建模方面的弱势。这种情况下，出现了工作流技 术，这项技术覆盖了业务流程建模、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，可以改善信息系统中的不足，并使信息系统在适应市 场环境变化和业务流程重组方面具有良好的柔韧性。 本文就如何利用工作流技术来弥补信息系统对业务流程控制逻辑缺乏支持的 问题，从理论和实践两方面进行了深入研究。 在理论方面，首先对工作流技术的基本原理、工作流参考模型、工作流建模 方法进行了研究，并在此基础上着重研究了用于w i n d o w s 平台上开发工作流的解 决方案w 、f 可扩展框架。然后对p e t s h o p 3 0 的分层式结构的原理和特征进行 了研究分析，将w w f 工作流与p c t s h o 口3 0 的分层式结构相结合，提出了在n e t 平台上开发的信息系统具有通用性的三层架构模型。该架构模型用w w f 工作流 取代了原结构中业务逻辑层的b l l 和m o d e l 模块，使业务逻辑层的实现方案发生 了质的变化，解决了原结构中出现的级联修改的问题，降低了层与层之间的依赖。 在实践方面，本文结合一个实际信息系统在前期开发建设中出现的问题，将 新的系统架构模型应用到信息系统优化设计中，w 、f 工作流的引入把一个大的功 能模块分解成多个独立性高，耦合度低的功能模块，极大的提高了模块的重用性 和独立性，并加强了对业务流程的控制，实现了购物广场信息系统向工作流管理 系统的迈进，也验证了所提出的工作流管理一般模型的可行性。使信息系统能更 好的支持组织的经营过程。 关键词：流程控制；工作流；过程建模；w w f 英文摘要 d e s i g n i n ga n do p t i m i z i n gm e i n f o m l a t i o ns y s t e mb a s e do n w i n d o w sw o r k f l o wf o u n d a t i o n a b s t r a c t t b d a yt l l a ti su n d c r 把i i l f o 删o n b a s e dt i d e ，n l o s tb u s i n e s se n t e i p r j 辩sc a r r y 彻 a t i o n - b a 辩dc o r l s t 川c 6 0 n i n f o 肋撕o ns y s t e mp r o “d e ss 昀n gs u p p o f tu p o n e 酬v ei n f 0 肋砒i o np r o c e s so ft h ep r o d u c cp r o c c s s 柚d 幽a g 锄e n tp r o c e s s ，b u ti i i t h ef h c eo ft h ed ) ，1 1 a i i l i cc b a i l g e f i l lm 獭c i l v i r o 砌e n t h e 仃：描m o r i a li n f o 加枷 n l a n a g e m e mp l 缅咖i ss h o r to fn e x i b i l j t yt 0 碍f l c c tt h ed y 删co ft h e 皿d c s b u s i n e s sp 加c e s sr n g i n 硎玎g 珊蜘st h ea d v a n c c dn o w m o d e l i n g 锄da 1 1 a l y s i s m e c h o dt 0d e s c r j 岵如a l y a l l de s t i m a t cw o r k n o w ，啪d e rt i i i ss i t 嘶o n ，t i l et r a d i t i o l l a i h f o m a l j o ns y s t e ma l s o t i l m o u t t ob c i n e 仿c i 即t 1 n 础t oo v 咖m e t l l es h 硎a g eo f t l i ec o n n 0 lo ft l l eb l l s i n e s sp l o c c s s ，t h ew o r l m o wt e c h n o l o g yc o m 鹤f o r ( b ni sc o i s t o fp f e 嚣m o d e l i n g ，m o d e la 划y s i s ，m o d e lc x e c 嘣o n 雒dm o d e 】m 出i 把嘲c e ，i tc 纽 h p r o v ea 1 1t h es h o r t a g ew i l i c hi sd e s 谢b c da b o v ea n di s 如e 伍c i e 眦ym e t h o d f o rt i l e p l o c 郫sm a n a g 铷c n ts o 缸 t h i sd i s s 盯t a t i o nw i l ir e s 哪ho nh o wt h ei n f o 丌n a l j o ns y s t e mc o m b i i l ea i l dm a k e u s eo f w o r k n o wt e e h n o l o g yt 0m a l 【eu pt h es h o r t a g ew 1 1 i c hi st l l es h o r to fm ec o n t r o lo f t h eb 啪i n e s sp r o c e s s ，a n dm a l ( et h ei n f o m m t i o ns y s t e ms 靴r tt h em a n a g e m e n tp i u s s b e n c l i i lt l l e o 吼c o m b i i l i n gw o r l ( f l o wa n dt i l ei a y e r e ds n l l c t u 】广eo f p e t s h o p 3 oc o l c si n t 0 b eau 1 1 i v e 删t h r e e l a y e r 丘锄眦础m o d e lf o r 血e 州e c tw l l i c hb a s c d n e t p j a t f o 册1 1 l i s 钿m e w o r km o d dm a l 【e su o fw w f i n s t e a do f 坞b l la n dm o d e l m o d 川e so ft h eb u s i l l e s sj o 砻ci a y 玎i l lt h ef o 珊盯s m l c t u r e 锄dm a k e st h ei n l p j 锄e n t h e m eo ft l l eb t l s i i l e s s1 0 9 i cl a y 盯妇g eai o lt h e 劬m e w o f km o d e la l s o l v 部t h e c o n 血m m o d i f i c a l i o np r o b j e mo ft h ef o m 盯曲m c t i l 璋趾dl o w e f st h ed e p a l d e n c e b 既、v e e nl a y e 俗 i np m c t i c e ，p u tl h em o d e li i i t 0t i l eo 皿m i z i i l gd c s i 印o f t l l es h o p p i n gm a l ls y s t e m 英文摘要 觚da d j u s tt i l ei m p l 锄饥ts c h e m co f 恤s y s t 唧n eu s co f w 、) i ，fd i v i d e so n eb i g 6 m c t i o nm o d u l ei n t o赞v e r a ii n d e p e n d e n c ea n d1 0 w c o u p l i n g 铀c t i o nm o d u l e s ， i m p r o v e sm ed 印e n d e n c eo ft l l em o d u l eg r e a t l y ，e “h a i l c 船t l l ec o m r o lo ft 1 1 eb u s i n e 韶 p m c e s s ，r e “i z e st 1 1 e 仃柚s i t i o n 疗o mi o 珊a t i o ns y s t e mt ow o r k f l o w m 锄g e m e m s y s t e m ，t e s t t l 】e f e a s i b i l i t y o ft l l e t h r e e l a y e r 。仃锄e w o r k m o d e ja i l dm a k et h e 砌o m 谢o ns y s t e ms u p p o nt l l em 锄a g 锄e 1 1 tp r o c e s sb e t t 既 k e yw b r d s ：b u s i n 嚣sc o n t m i ；w o r k n o w ；p m c 髓sm o d e l i n g ；w w f 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：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文：基王堕型e 王佳速搓型数筐皇丕统垡丝退让：a 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己经公 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：槐伊缈序，j 月谚日 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 不保密彤请在以上方框内打“，”) 论文作者躲枕导师躲渺 日期：1 ，。1 年11 月2 自 基于w w f 工作流模型的信息系统优化设计 第1 章绪论 传统信息系统主要通过强大的信息处理能力来支持组织在管理等方面的信息 处理功能，联机事务处理( o l l l p ) 、联机分析处理( o “心) 等都是支持信息系统进 行高效信息处理的典型技术，在对组织内部各项功能的业务流程控制逻辑关系方 面缺乏明显的支持，而恰恰是这种业务控制逻辑关系将各项分散的功能及其相关 数据关联在一起，完成有助于实现组织总体目标的大的任务项t ，医此有关如何进 行业务逻辑控制的技术研究逐渐被人们所重视，工作流技术就是一种用于业务流 程管理与控制的新兴技术。本文将就信息系统如何利用工作流技术来弥补对业务 流程控制逻辑缺乏支持的缺陷，使信息系统能更好地支持组织的业务流程的问题 开展相关研究。 1 1 传统信息系统存在的问题与工作流应用需求 1 1 1 传统信息系统存在的问题 在信息化大潮下的今天，面对越来越激烈的市场竞争，大多企业，特别是有 一定规模的企业都进行了信息化建设，如销售系统、s c m 、加肿、财务系统、办 公自动化o a 系统等。但是一个组织要想在竞争中生存，就必须设法降低经营成 本、快速开发和提供新的产品或服务，这就要求一个组织必须不断重新思考和优 化其经营方式，同时也要求信息系统能够支持这种快速多变的经营模式。虽然信 息系统从有效信息处理方面对组织的生产过程和经营管理过程提供了强有力的支 持，但是面对动态多变的市场环境以及组织本身所需要的快速应变能力，传统信 息系统的应变能力则显得非常薄弱。 在分析传统的信息系统缺乏应变能力时可以发现，它之所以缺乏对组织中各 项功能之间业务流程逻辑关系的控制。其原因是信息系统的开发通常是把业务流 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 大幅变动田。这种僵硬的体系结构增加了系统复杂性，阻碍了系统灵活性。 对于最终用户来说，业务流程变更的置后严重地影响了系统的响应速度：对 第l 章绪论 于系统集成商和软件开发商来说，业务流程不断变更，使之陷入系统开发和维护 的泥沼中。但是企业要在激烈竞争和变化的外部环境下生存，必须随需应变，不 断调整、优化企业的各种业务流程，对流程进行重构。因此，传统的信息系统需 要一种能为企业提供快速响应灵活多变的业务需求的能力。 1 1 2 工作流应用需求 工作流的概念是在现代信息系统的建设中逐步形成的。工作流技术是支持现 代企业经营过程重组、经营过程自动化的一项关键技术，它通过对经营过程进行 明确的定义和表示，使其能够被计算机所支持和运行，从而实现企业过程管理与 过程控制。 结合工作流思想来指导信息系统的分析与设计( 即以经营过程重组的观点来 分析业务) ，并以工作流技术实现之，则前面所述的问题将在很大程度上得到解决。 这就意味着在信息系统的分析与设计中不仅要考虑系统的功能成分，还要考虑业 务的流程，并以各项业务的流程来组织各项功能，其中，业务流程的定义与管理 是与功能项具体的实现分离的，换句话说，就是业务流程的改变与功能项的改变 互不影响【“。在这种思想指导下所开发的信息系统可以获得提高效率、降低成本、 增强快速应变能力等好处。 目前，企业能否充分运用信息系统来调配内部资源，提高自身的工作效率， 已经成为企业制胜的关键所在。在数据库和网络技术高度发展的背景下，将工作 流技术和信息技术相结合所开发出的信息系统不仅增加了企业管理信息系统的可 用性，降低管理的复杂性，减少错误发生，提供流程实时监控，而且还可以灵活 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 的辅助作用嘲。因此结合工作流技术进行信息系统开发建设已经受到越来越多的企 业的重视。 本课题的意义在于研究管理信息系统与工作流引擎相集成的实现方案，以及 怎样将工作流技术应用于信息系统开发中，从而方便管理者快捷、准确的实现对 流程的监控和优化。使管理信息系统向智能化方向发展，使企业获得更大收益。 基于w w f 工作流模型的信息系统优化设计 1 2 工作流技术现状及发展趋势 2 1 工作流起源及发展现状 工作流的概念起源于生产制造业与办公自动化领域卜卯。它以网络为载体，可 使工作任务按照预定的规则进行流动，任务的流程类似于工厂中的流水线，任务 流经线上的各个环节逐步完成。不同的研究者和工作流产品供应商从不同的角度 给出了工作流的定义。工作流管理联盟( w f m c ，w o r 如o wm a n a g 锄e n tc o a l i d o n ) 给出的工作流定义是：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 执行嘲。工作流最显著的特点是将过程逻辑和过程执行分离开来，使信息系统能更 快速的适应流程的变化，达到“将正确的信息在正确的时间传递给正确的人”的 目的，从而提高生产组织水平和工作效率。 1 9 9 3 年工作流技术的标准化组织，工作流管理联盟的成立，更标志着工作流 技术在计算机应用领域中被明确地划分出自己的一席之地，相应的概念和术语得 到了人们的认可，同时把工作流的技术研究以及相关的产品开发带入了一个崭新 的阶段【”。 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 多项研究生产，各供应商也在不断地推出新的产品，来补充信息系统中存在的不 足，而不同的行业，为提高自身业务流程的自动化程度，也纷纷采用适用于不同 行业的工作流管理系统，正是因为对工作流管理的需求，也使众多的厂商将工作 流管理产品集成到不同的企业信息平台中，如现在比较优秀的e r p ，p d m 及c r m 等平台中都集成了工作流管理功能。 工作流的研究成果推动了工作流管理技术的研究、应用和发展。在工作流技 术的实现上，国际知名研究机构和大学分别作了大量的工作，形成了比较著名的 产品，如m m 公司a l m a d 研究中心开发的基于持久消息队列的分布式工作流程 管理系统一e x o t i c 删q m ，佐治亚大学计算机系研究开发的具有自适应能力的工 作流程管理系统一m c t c o r ，由欧洲五国合作开发的基于分布式主动数据库技术的工 第l 章绪论 作流程管理系统一w e 以及德国萨尔兰大学等研究机构开发的基于状态与活动 图的工作流程管理系统一m e n t o r 等嗍。 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 ) 信息系统开发层面 工作流管理系统能够简化企业级软件丌发甚至维护，表现如下： 降低开发风险- 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。这样开发人员就不用将用户需求转化成软件设计了【9 】。 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 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 岣方面 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 l 【f l o w o r g 对于分析流程能够带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- 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- 因为流程的一致性，提高了对客户响应的可预见性。 灵活- 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。 使用工作流技术最重要的因素是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，这种愿望很少能实现。工作流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，因此使用工作流技术使开发更 有效、风险更低1 1 】。 4 一 基于w w f 工作流模型的信息系统优化设计 1 2 2 工作流的发展趋势 社会生产的流程化，使得工作流技术在信息系统开发中起着越来越重要的作 用。随着h n 踟l e t 技术的发展，公司与公司之间、公司内部部门之间以及子公司之 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。根据 国际有关组织的预测，随着互联网技术的发展，以数据处理为中心的数据库产品 已经进入稳定发展期，以业务过程处理为中心的工作流产品将进入高速发展期。 综上，从上关于工作流起源与发展、工作流产品的研究来看，工作流技术确 实是一项与当今新经济时代相适应的技术，并且已经得到了较大发展和许多领域 的应用，具有广阔的发展前景。 1 3 论文的研究内容 工作流技术主要从两大方面支持信息系统开发过程：即过程建模和用软件系 统实现过程自动化，前者是对应用问题的理解和认识、是基础，后者是具体实现。 本文针对传统信息系统缺乏对过程支持的问题以及工作流技术的发展和应用情 况，将信息系统开发方法与工作流技术结合，研究如何把工作流技术引入信息系 统，优化其系统架构，从而在多变的应用需求环境下，提高信息系统的开发效率、 开发质量，提高系统的应变能力。 每个企业的流程都有其特殊性，很难开发出适合各个企业业务流程的通用的 工作流系统。本文将围绕如何在现有信息系统的基础上，结合工作流理论对已有 信息系统进行优化设计。研究的主要内容包括以下几部分：工作流过程建模理论 的研究；工作流技术的研究；运用工作流建模理论对原有的业务流程进行整合优 化：在n e t 平台上，嵌入式工作流引擎w w f ( w i i l d o w s w o 棚o w f o u n d a t i o n ) 的 应用研究。 论文的研究目标是把工作流的理论和技术运用到信息系统的开发中，增加系 统的可用性，灵活性；降低管理的复杂性，减少错误发生，提供流程实时监控： 根据需求随时修改优化业务流程。 手 第1 章绪论 1 4 论文的内容结构 论文的内容结构大概分为六个章节。第一章是文章的绪论部分，介绍论文的 研究背景和意义，工作流技术的现状及发展趋势，并简单描述了论文的研究内容； 第二章首先对工作流相关概念和参考模型进行了概述，然后详细介绍了工作流过 程建模及基于u m l 活动图的工作流过程建模：第三章对论文将要采用的关键技术 w w f 工作流模型进行了详细的介绍，主要是w w f 工作流引擎，功能特点以 及w w f 对流程的控制三方面；第四章提出了基于工作流模型的系统架构，对原 有的p e t s h 叩分层式结构进行了优化改进，为管理信息系统的开发提供了新的框架 模型：第五章采用第四章提出的理论，将w w f 工作流引入到购物广场信息系统 的实现中，对原有系统进行了优化设计；第六章是对所作工作的总结和未来工作 流技术展望。 基于、 伸，f 工作流模型的信息系统优化设计 第2 章工作流技术综述 2 1 工作流相关概念 业务流程( b i n e s s p r o c c s s ) ：在功能确定的组织结构中，能够实现业务目标 和策略的相互连接的过程和活动集。 过程定义( p r o c e s sd e 砌t i o n ) ：业务流程的形式化描述，用来支持系统建模 和运行过程的自动化【嘲。它定义了过程运行中的活动和所涉及到的各种信息。这 些信息包括过程的开始和完成条件、构成过程的活动以及进行活动间导航的规则、 用户所需完成的任务、可能被调用的应用、工作流引擎的应用关系以及工作流数 据的定义。 活动( a c t i v 姆) ：实现过程逻辑步骤的工作任务描述，一般分为手工操作和 自动处理两类。活动是过程执行中可被工作机调度的最小工作单元，要求有人或 机器的参与。 工作流管理系统( w o r 如o wm 锄a g 锄e ms y s t e m ，w n 订s ) ：一种能够定义， 创建和管理工作流执行的软件系统。它可以通过单个或多个工作流引擎运行，并 能存储和解释过程定义i 】。 过程活动实例( p 眦s s ，a c t i “t yi n s t a n c c s ) ：实际运行中的一个过程或活动。 每个实例代表一个能够独立控制执行、具有内部状态的线程，可被外界通过标识 进行存取。 2 2 工作流参考模型 1 9 9 4 年1 1 月2 9 号，w 口讧c 发布了工作流系统参考模型( w 硎i ( f l o wr ；e 胁1 m o d e l ) 。它详细描述了工作流系统的有关概念，并在此基础上给出了w o “s 的各 主要组成部分、各部分的功能及相互之间的接口，这些接口允许程序在不同层次 上的交换操作。如图2 1 所示为工作流参考模型，包括工作流执行服务，过程定义 工具，工作流客户端应用，调用应用程序，其他工作流执行服务，管理监控工具 六个部件和五个相关接口。 7 一 第2 章工作流技术综述 图2 1 工作流参考模型埘 f i g2 1 、棚o wr e 硒即c em 0 d c l 【l ( 1 ) 工作流执行服务 工作流引擎( w o 出d o w g i l l e s ) ：提供完成活动所需的后勤支持功能的组件。 在特定情况下，几个工作流引擎彼此协作。每一个引擎负责活动和过程的一部分。 工作流执行服务是工作流管理系统的心脏。该组件用来创建新的活动、基于 过程定义生成工作项、匹配资源和工作项、支持活动的执行以及记录工作流的特 定方面【吲。出于技术的原因( 比如提高整个系统的可扩展性) ，执行服务可由多 个工作流引擎组成。在一个含有多个工作流引擎的执行服务中，工作流被分配到 多个引擎上。分布情况主要取决于案例的属性，任务和资源。通常情况下，用户 注意不到工作流系统正在使用多个引擎。 ( 2 ) 过程定义工具 在工作流参考模型中，用来构造工作流定义的工具被称作过程定义工具。使 用过程定义工具可以对一个过程进行描述。工作流管理联盟使用的“过程定义工 具”这一概念有些含糊，因为它不仅是过程建模的定义工具，也是资源分类工具 和分析工具。 ( 3 ) 工作流客户端应用 基于w w f 工作流模型的信息系统优化设计 工作流客户端应用的作用是给用户提供一种手段，以处理过程实例运行过程 中需要人工干预的任务，每一个这样的任务就被称作是一个工作项，它包括处理 上的一些要求( 如处理时间的限制) 及待处理的数据对象等。w f m s 将为每一个 用户维护一个工作项列表，它表示当前需要该用户处理的所有任务。 ( 4 ) 调用应用程序 被调应用程序指工作流执行服务在过程实例的运行过程中调用的、用来对数 据进行处理的应用程序。在过程定义中包含这种应用程序的详细信息。如类型、 地址等。应用程序由工作流引擎启动以完成特定任务。目前已有的几种方式包括 应用代理、某种标准的互换机制、本地过程调用、远程执行调用、0 r b 等。基于 这些服务也可以开发出一些专门的应用直接同工作流执行服务交互。关于这些服 务的语义及语法细节还有待更深入的研究。目前初步确定的服务大致可分成会话 建立、活动管理以及数据处理等几类。 ( 5 ) 其他的工作流执行服务 若干独立的工作流系统之间可能相互连接，工作项从一个系统传递到另一个 系纠1 4 1 。这意味着几个工作流系统的执行服务也相互连接起来。我们称之为工作 流互操作性。w f m c 定义了在不同供应商的工作流系统之间无缝传递工作项的标 准，提出了几种不同级别的互操作性方案，从简单任务到工作流应用程序的完全 过程定义、相关数据的交换同。这些方案包括离散连接、层次的、固定连接和并 行同步。 ( 6 ) 管理监控工具 工作流执行服务确保了工作项基于工作流定义进行处理。这些流程的监督和 操作管理由管理和监控工具完成。这些工具被分成两部分，一部分负责工作流运 行管理，另一部分负责工作流的记录和报告。在大多数工作流管理系统中它们被 集成为一个工具。 ( 7 ) 接口 工作流参考模型中涉及到五个接口，每个接口的主要内容如下： 接口1 ：提供了创建和修改工作流定义的工具与工作流执行服务之间的关系。 争 第2 章工作流技术综述 包括的功能有：打开和关闭一个连接，获取工作流定义以及打开、创建和保存一 个过程定义。 接口2 ：用于工作列表处理器和执行服务之间的交互。功能：打开和关闭一个 连接，生成案例和工作项状态的摘要信息，新工作项的生成以及活动的开始、中 断和完成。 接口3 ：应用程序由工作流管理系统通过接口3 打开。图2 1 建议每个应用程 序都是直接由工作流执行服务打开，但情形并非总是如此。交互式应用程序就是 由工作列表处理器打开的。 接口4 ；使若干独立工作流系统之间能够交换工作。促进了工作流互操作性。 接口5 ：侧重管理和监控工具与工作流执行服务之间的链接。分为两个部分： 工作流系统管理功能和工作流追踪功能。 2 3 工作流过程建模 2 3 1 工作流过程模型 工作流过程依赖一个形式化的工作流模型来描述工作流任务之间的控制流和 数据流。工作流模型由4 部分组成，它们分别是过程模型、组织模型、资源模型 以及工作流的相关数捌1 6 1 。其中，过程模型用来定义工作流的过程逻辑，它包括 组成工作流的所有活动以及活动之间的依赖关系。工作流过程模型( 过程定义) 是 整个工作流管理系统的基础，具有举足轻重的地位，其质量直接影响了整个工作 流管理系统的应用范围和对变化的适应能力。 事实上，研究工作流模型的核心是研究工作流过程模型。前面提到，w f m c 虽提出系统的参考模型和标准，但停留在技术实现层面上，对工作流模型语义重 视不够、在工作流概念层次上缺乏统一规范、缺乏一种支持过程定义和过程分析 的建模方法、以及缺乏工作流具体实现技术要求等。因此，不少的研究工作围绕 建模工作进行，以w f m c 的参考模型为基础，不断寻求合适的建模理论。 基于w 、f 工作流模型的信息系统优化设计 2 3 2 工作流过程建模的实质及标准 工作流过程模型包括一些离散的活动模型、相关的资源、信息和角色描述以 及反映上述元素关系的管理规则l m 。由于过程最终都可以分解为原子活动、路由 等节点，所以对活动及其路由的描述是工作流过程模型的主要内容。工作流模型 能否方便、全面的描述过程，并便于过程的分析优化，依赖于节点的类型和语义。 节点语义的丰富性，将直接影响模型的表述能力。 对工作流模型有如下要求： 除了支持完整的工作流概念定义，为建模用户提供定义工作流所需要的 组件或元素等主要特征外，应易于理解、使用、修改，以便适应不断变化的环境； 为便于工作流的描述和定义，工作流概念模型应该提供相应的图例表示， 因此模型评价标准应该加入图形化要求； 有些流程属于重复过程，被一个流程或多个流程嵌套使用，为了分析方 便，模型应具备分层的特点； 灵活性要求，即企业环境的变化，会导致业务流程的变动，这种情况下， 要求模型能提供灵活的支持。 归纳工作流模型的需求得到对模型评价标准是：形式化要求、图形化特征、 较完整的表达能力、层次性、便于工作流性能的分析和优化、柔性。 2 3 3 工作流过程建模方法 业务流程建模是为了获得一个业务流程的工作流描述，其建模方法主要有以 下三个基本类型： ( 1 ) 基于通信的方法 这种方法认为业务流程的所有活动都可以简化为业务人员与顾客交互通信的 四个工作流环：准确、协商、执行和接型嘲。多个工作流组成完整的业务流程。 然而，此方法的不足之处在于：不能表明活动是否可以并行发生或是否存在关系； 不适合以其他对象为目标的业务流程过程建模：不支持工作流的演化。 ( 2 ) 基于活动的方法 l l 第2 章工作流技术综述 这种方法重在对整个工作流程的建模。现有的大多数系统均采用该方法。通 常，工作流包含多种任务及子任务，同一层次的任务相互联系，各个任务间可能 存在并行、条件、条件并行、互斥、条件互斥等关系1 2 0 1 。每一任务都有指定的角 色来执行。通常系统支持任务的嵌套，各抽象层次是工作流描述的视图。 ( 3 ) 基于p e 研网的建模方法 上述两种方法的共同之处在于，它们都是针对任务的建模。而基于p e 啊网的 建模则是一种基于状态的建模方法。p e 岫网是由德国科学家c a r la d a mp e t r i 在二 十世纪六十年代提出来的，p e 岍网具有直观的图形表示、形式化的语义、状态和 事件的显示表示和丰富的分析技术，因此被广泛应用于各个领域进行系统的建模、 分析和控制口“。如通信协议的验证、网络性能的分析、并行程序的设计、柔性制 造系统的控制、业务流程的处理等。基于p e 缸网的建模方法在将处理过程划分为 子任务的基础上，通过对任务及任务执行的中间状态的抽象，解决传统方式下难 以区分任务的可执行和执行、难以描述任务的并发性、难以描述工作流任务的滚 回处理等问题，还有利于解决不同工作流系统的互操作问题。而且p c t r i 网理论自 身提供的分析理论和工具也为工作流的评估、性能、死锁等分析提供了理论上的 依据。 不管是哪一种建模方法，工作流模型都应包括一系列过程、任务、任务间关 系及角色的定义，支持描述任务结构( 控制流) 和任务问信息交换( 数据流) 、 异常处理、任务持续时间、任务问执行关系、优先级属性等阎。 2 4 基于u v 几活动图的工作流过程建模 2 4 1u m l 活动图的定义 u m l 活动图是u m l 用于对系统的动态行为建模的图形工具之一。切咀，活动 图实质上也是一种流程图，表现的是从活动到活动的控制流，它描述活动序列，并 且支持对并发行为和条件选择行为的表述，还支持数据流描趔捌。它综合了以往许 多系统建模技术的思想，如j i mo d e l l 的事件图、s d l 状态建模技术及p e 砸网等。 特别适合于描述工作流和并发的处理行为。 基于w w f 工作流模型的信息系统优化设计 u m l 活动图是一种特殊形式的状态机，也就是一种特殊的状态图。如果在一 个状态图中的大多数状态是表示操作的活动，而转移则是由状态中的动作完成来 触发的，即全部或绝大多数的事件是由内部产生的动作来完成的【2 卯，这就是活动 图。因此，活动图描述的是响应内部处理的对象类的行为。它着重表现的是从活 动到活动的控制流，是内部处理驱动的流程。通常，活动图假定在整个计算处理的 过程中没有外部事件引起的中断网。u 血活动图依据对象状态的变化来捕获动作 ( 将要执行的工作或活动) 与动作的结果。活动图中一个活动结束后将立即进入下 一个活动。 u m l 活动图的应用非常广泛，它既可用来描述操作( 类的方法) 的行为，也可 以描述用例和对象内部的工作流程。 2 4 2i n 沮，活动图的基本建模元素 ( 1 ) 活动( a c t i 嘶) 活动是执行某项任务的状态，它可以是世界上的一项工作，如打字、排版等， 也可以是软件系统的程序，如对象的一个操作。一项操作可以描述为一系列相关 的活动。活动仅有一个起始点，但可以有多个结束点。活动包括动作状态和活动 状态： 动作状态( a c t i s t 砒e ) ，表达原子的或不可中断的动作或操作的执行。当它 们处于执行状态时不允许发生转换。动作状态通常用于短的操作，如记账等。 活动状态( a c 石、，i t ys t a c e ) ，活动状态表示一个非原子的执行，一个活动状态拥 有一组动作或操作。活动本身是可以中断的，而且通常需要耗费一段时间才能完 成。在模型细化过程中，活动状态可以分解为一系列动作状态和活动状态组成的 新的活动图模型【2 7 侧。 活动的图标由上下平行线段、两侧圆弧构成的图框表示。 ( 2 ) 动作流( a c t i f l o w ) 动作流也称控制流或转移，是不同活动之间的联系。它的图标是一条实箭线。 ( 3 ) 对象与对象流( o 场e c t 如do b j e c tf l o w ) 第2 章工作流技术综述 在u 1 帆活动图中可以出现对象。对象可以作为活动的输入或输出，也可以与 活动进行交互。用虚线箭头来表示的对象与活动间的关系就是对象流。对输出值 或调用而言，虚线箭头从活动指向对象；对输入值或被调用而言，虚线箭头从对 象指向活动。如果对象起输入或输出作用，则对象流表示数据流；如果对象起交 互作用，则对象流表示控制流。 ( 4 ) 泳道( s 嘶i i l l 柚e ) 泳道被用来组合活动。通常情况下，根据活动的功能来组合。泳道可以直接显 示动作在哪一个对象中执行，也可以显示执行的是一项组织工作的哪一部分。泳 道用纵向矩形来表示。属于一个泳道的所有活动均放在其矩形符号内，泳道的名 字放在其矩形符号的顶部。将模型中的活动按照职责组织起来通常很有用。例如， 可以将一个商业组织处理的所有活动组织起来，这种分配可以通过将活动组织成 用线分开的不同区域来表示。由于它们的外观的缘故，这些区域被称作泳道。 ( 5 ) 控制节点( c o 砷r o ln o d e ) i 玎咀，活动图表面上很像一个传统的流程图，但是它不仅能够表达顺序流程控 制还能够表达并发流程控制和分叉流程控制。一个活动可以顺序地跟在另一个活 动之后，这是简单的顺序关系。如果在u 1 儿活动图中使用一个菱形的判断标志， 则可以表达条件关系，判断标志可以有多个输入和输出转移，但在活动的运作中 仅触发其中的一个输出转移。切沮。活动图对表示并发行为也很有用。在u m l 活 动图中，使用一个称为同步棒的水平粗线可以将一条转移分为多个并发执行的分 支，或将多个转移合为一条转移。此时，只有输入的转移全部有效，同步棒才会 触发转移，进而执行后面的活动。 2 4 3u l l 活动图的工作流过程建模特点 u m l 活动图与的其他u m l 图不同，如前所述，u m l 活动图的技术思想主要来 源于j i m o c e n 事件图、s d l 状态建模技术和p e 砸网技术，它本质上是非面向对象 的。引入活动图的目的之一是为了分析复杂的用例、包、类或操作，或者用于处 理多线程应用；另一目的则是用于描述工作流，也就是进行工作流过程建模【踟川。 基于w w f 工作流模型的信息系统优化设计 u m l 活动图应用于前者是相当成功的，而其工作流应用特点如下： ( 1 ) 图形化描述 u m l 活动图提供了标准的图形元素，具有较强的直观性。而且由于它是基于 事件的，与传统的流程比较相似，更接近人们对工作流程的直观理解。 ( 2 ) 支持信息流表示 u i 帆活动图能够把工作流过程涉及到的重要对象加入到图中，采用对象传递 表示信息流，人们可以非常直观地从中了解到过程语境及交互的参与者，从而对 工作流过程有更深刻的了解川。 ( 3 ) 丰富的表达能力 u m l 活动图有足够的表达能力，如图2 2 所示，u m l 活动图能非常直接简单 地描述六种工作流原语。此外，通过起交互作用的对象流及信号机制，u l 儿活动 图能够描述一些比较复杂的逻辑结构。 暑旧回国嚯字 图2 2 六种工作流原语影射为u m l 活动图嘲 f i g2 2s 奴w o r l 【f l o wi 棚目l a g em a p p i n g t ou m l a 甜“t yd i 卿口2 j ( 4 ) u m l 体系提供有利的帮助 虽然u m l 活动图从根本上来说是非面向对象，但它是m 礼的一个重要部分， 拥有有效的需求分析方法和建模方法论的指导。u m l 活动图可以和眦的其它 图形工具相配合，共同描述工作流管理系统。 第3 章w w f 工作流模型研究 第3 章w w f 工作流模型研究 w i n d o w sw o r l d l o wf o 岫d a t i ( w w f ) 是一个可扩展框架，用于在w i n d o w s 平台上开发工作流解决方案，是即将问世的m i c r o 矗w i n f x 的组成部分【3 3 1 。 3 1w 岍引擎结构 w w f 是一个广泛且通用的工作流框架，并且从下到上、在每个级别都针对可 扩展性进行了设计。w 、v f 的解决方案，由得到m i c r o s o f in e t 代码支持且在宿 主应用程序中运行的互连组件组成。就像在特定的环境中以可视方式创建w e b 页 一样，您需要在可视化设计器中制订特定的工作流步骤，并且添加代码隐藏工作 流组件以实现规则并定义业务过程【州。 w w f 提供一个工作流引擎、一个n e t 托管a p i 、运行库服务以及与 m i c r o s o f tv i s u a ls t t i d i o2 0 0 5 集成的可视化设计器和调试器。可使用w w f 来生成 并执行同时跨越客户端和服务器端的工作流，以及可以在所有类型的n e t 应用 程序内部执行的工作流，包括人力工作流和系统工作流。 w w f 引擎的结构如图3 1 所示。 3 1 1 宿主层( h o 幽g ) 工作流提供了一个运行实例的引擎，引擎不是以一个独立服务的方式发布的， 而是以独立线程的方式寄生在任意程序中。被寄生的程序叫宿主，宿主可以是任 意的w i i l d o w s 应用程序、b 应用程序或w i l l d o w s 服务程序，宿主与引擎可以通 过接口进行交互，控制引擎以及与引擎中的工作流实例通信。 宿主通过w o r l 田o w r 衄d m e 类与w w f 交互。可以让宿主负责处理很多附 加、关键的方面，例如：创建一个或多个进程以及一个或多个a p p d o 眦血；按照 需要封装a p p d o m a i n 之间的调用；设置隔离机制。出于可伸缩性的原因，宿主 可能需要创建多个进程来利用一台计算机中的多个c p u ，或者在一个计算机中运 行大量工作流实例。 宿主还可以做其他事情。例如，它可以控制在工作流需要长久等待时应用的 基于w w f 工作流模型的信息系统优化设计 策略，侦听特定事件并将它们传达给用户或管理员，设置超时并重试每个工作流， 公开性能计数器，以及写入日志信息以用于调试和诊断。 w o r i 田o wm o d e i 、 崮匿商同旺司区臣亘到l 蒜j a c n v j t y dr u l ea l 吐l i 。血ga p i s 图3 1w 、f 工作流引擎结构i 捌 f j g3 1w o 棚o we n g i 嘲 引擎中可以同时运行多个实例，宿主中可以同时运行多个引擎。 宿主层为工作流和主机的一些主要( 交流，持续，跟踪，计时，线程，移植) 服务之间提供接口i 硐。 ( 1 ) 持续性( p e r s i 咖c e ) 尽管一些工作流执行很短的时间，但它是异步的，有些特殊的工作流需要很 长时间，这时工作流引擎会把它的状态在内存中保留一段时间，但它并不像每一 个工作流实例一样会消耗内存，并最终耗尽内存。而是当工作流在内存中执行时 采用持久性机制，工作流的状态将会持续被保留直到它得到响应。 第3 章w w f 工作流模型研究 每个主机应用程序都有特定的持续性要求，有特定的持续性机制，主机层就 是在工作流和这些持续性机制之间提供接口。 ( 2 ) 计时器( t i 珊田 工作流通常需要等待事件驱动而继续执行，而计时器就是用来管理这些延迟。 例如，一个等待审批的工作流也许会被延迟和从内存中卸载，直到完成必要的审 批。这个过程中计时器会持续计时直到工作流等到审批才被重新启动。 ( 3 ) 跟踪( t r a c k i i i 驴 执行工作流的主要原因是比起无规则的代码在