（管理科学与工程专业论文）基于角色的工作流在船舶登记系统中的研究.pdf

中文摘要 摘要 在我国，随着信息技术的深入发展，电子政务成为信息化建设的重要领域。 由于政府要处理的信息量日益增大、业务过程同益复杂、部门间的互动日益增多， 因此政府部门越来越关注如何高效地运用现有的信息资源，加强政府内部工作人 员之间的交流与协作，调整和优化各种政务流程，优化对各种资源的分配与调度， 实现有效有序的管理，提高政府管理的效率和灵活性等，而工作流技术可以很好 地解决这些问题，因此将工作流技术引入到电子政务中已经是势在必行。 目前已经出现了很多工作流模型，比如面向活动的建模、面向产品的建模、 面向决策的建模、面向a g e n t 的建模等，但是这些模型未能体现活动的执行主体之 间的交互。因此，本文采用的是目前比较受欢迎的基于角色的工作流模型。基于 角色的工作流可以提高政府运营效率，改善政府资源利用，实现人员间的协作， 并且也符合人本管理的要求，能够体现流程是由多个相对独立的角色为完成共同 的目标交互协作的过程。 云南省船舶登记系统是为了实现政务信息化、网络化及现代化而开发的系统。 考虑到航运业的自身特点，本文在基于角色的工作流模型中引入地域的概念，建 立了适用于航运业的基于角色的工作流模型。引入地域的目的是为了限制拥有相 同角色但属于不同地域的用户的权限，从而减少系统中的角色数量，方便管理员 对角色的管理。 本文以j 2 e e 作为实现平台，采用m v c 设计模式。通过使用这些技术，完成 了基于角色工作流模型的船舶登记系统的实现，并通过对基于角色的工作流模型 应用过程中的各种异常情况的处理，使船舶登记系统具有了更大的灵活性。 相对于云南省原来安装在各个市级、县级的单机版船舶登记系统而言，本文 基于角色工作流模型所开发的网络版船舶登记系统具有很多优点，例如，实时的 管理与监督、灵活的审批流程、严格的权限划分等。 目前，系统已经成功通过了试运行。实践证明，本文采用基于角色的工作流 模型所开发的船舶登记系统基本满足了用户的需求，能够提高政府部门网上办公 中文摘要 的效率。 关键词：工作流；角色；j 2 e e ；m v c = 船舶登记系统 英文摘要 a b s t r a c t i no u rc o u n t r y , w i t ht h ef u t h e r d e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , e - g o v e r n m e n th a sb e c o m ea ni m p o r t a n ta r e ai nt h ep r o c e s so fi n f o r m a t i o n i z a t i o n a sf o r t h eg o v e r n m e n t ，t h ea m o u n to fi n f o r m a t i o nn e e dt od e a lw i t hi sb e c o m i n gl a r g e ra n d l a r g e r , t h eb u s i n e s sp r o c e s si sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ec o m p l e x ，t h ei n t e r a c t i o n b e t w e e nd e p a r t m e n t si sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ef r e q u e n t ，t h e r e f o r e ，g o v e r n m e n tp a y s m o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt os u c hp r o b l e m s ，s u c ha s ，h o wt ou t i l i z et h ee x i t i n gl i m i t e d i n f o r m a t i o nr e s o u r c e、) l ，i 也 h i 曲 e f f i c i e n c y t o s t r e n g t h e n c o m m u n i c a t i o na n d c o l l a b o r a t i o na m o n gp e r s o n n e lo ft h eg o v e r n m e n t ，t oa d j u s ta n do p t i m i z et h eb u s i n e s s f l o w s ，t oo p t i m i z et h ed i s t r i b u t i o no fa l lk i n d so fr e s o u r c e ，t or e a l i z ee f f e c t i v ea n d f l e x i b l em a n a g e m e n t ，a n ds oo n f o rt h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yp r o v i d e sa l le f f i c i e n t s o l u t i o nt ot h e s ep r o b l e m s ，t h e r e f o r e ，i n t r o d u c i n gw o r k f l o wt e c h n o l o g yt oe - g o v e r n m e n t a tp r e s e n t ，t h e r eh a v e b e e nm a n yw o r k f l o wm o d e l s ，s u c ha sa c t i v i t y - b a s e d w o r k f l o w , p r o d u c t b a s e dw o r k f l o w , d e c i s i o n - b a s e dw o r k f l o w , a g e n t - b a s e dw o r k f l o w , a n ds oo n t h e s em o d e l sf a i lt or e f l e c tt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h ea c t i v i t i e se x e c u t i v e s t h e r e f o r e ，t h i sp a p e ru s e sr o l e - b a s e dw o r k f l o wm o d e lw h i c hi sv e r yp o p u l a ra m o n g u s e r sa n dc a na d v a n c et h e e f f i c i e n c y o fg o v e r n m e n to p e r a t i o n s ，i m p r o v et h e g o v e r n m e n t r e s o u r c eu t i l i z a t i o n , r e a l i z et h ec o l l a b o r a t i o nb e t w e e ns t a f f , a n da l s oa c c o r d t h er e q u i r e m e n t so f p e o p l e - c e n t e r e dm a n a g e m e n t ，f o ri tc a nr e f l e c tt h ew o r k f l o wi st h e p r o c e s sc o m p o s e db yc r o s s - c o l l a b o r a t i o n so fan u m b e ro fr e l a t i v e l yi n d e p e n d e n tr o l e s f o r t h es a m eg o a l i no r d e rt or e a l i z ei n f o r r n a t i o n i z a t i o n , n e t w o r k i z a t i o na n dm o d e r n i z a t i o n , s h i p r e g i s t r a t i o ns y s t e mo fy u n n a np r o v i n c ei sd e v e l o p e d t a k i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e s h i p p i n gi n d u s t r yi n t oa c c o u n t ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e s “r e g i o n ”t ot h e r o l e - b a s e d w o r k f l o wa n db u i l d sr o l e b a s e dw o r k f l o wm o d e lw h i c hi sa p p l i e dt os h i p p i n gi n d u s t r y t h ea i mo fu s i n g r e g i o n i st ol i m i tt h ep e r m i s s i o n so fu s e r sw h oh a v et h es a m er o l e b u tb e l o n gt od i f f e r e n tr e g i o n s b yt h i sw a y , w ec a nr e d u c et h ea m o u n to fr o l e so ft h e s y s t e ma n df a c i l i t a t et h er o l em a n a g e m e n tf o rt h ea d m i n i s t r a t o r 英文摘要 t h i sp a p e ru s e sj 2 e ef r a m e w o r ka n dl v i v cd e s i g nm o d e l t h r o u g ht h e s e t e c h n o l o g i e s ，w ed e v e l o pt h es h i pr e g i s t r a t i o ns y s t e mo nr o l e - b a s ew o r t d l o wm o d e l i i l t h i sp a p e r , w ea l s oi n t r o d u c ea l le x c e p t i o n so ft h em o d e lw h e ni ti si na p p l i c a t i o n b y h a n d i n gt h e m , t h es y s t e mh a sh a dg r e a t e rf l e x i b i l i t y c o m p a r e dw i mt h eo r i g i n a ls h i pr e g i s t r a t i o ns y s t e mw h i c hi si n s t a l l e di na l lc i t i e s a n dc o u n t i e so fy u n n a np r o v i n c e ，t h en e w l yd e v e l o p e ds y s t e mo nr o l e - b a s e dw o r k f l o w m o d e lh a sm a n ya d v a n t a g e s ，f o re x a m p l e ，r e a l - t i m em a n a g e m e n ta n ds u p e r v i s a t i o n , f l e x i b l ea p p r o v a lp r o c e s s e s ，s t r i c tp e r m i s s i o nd i v i s i o n ，a n ds oo n a tp r e s e n t , t h ed e v e l o p e ds y s t e mh a ss u c c e s s f u l l yp a s s e di t sf i r s tt e s tr u n p r a c t i c eh a s p r o v e dt h a tt h em i so fy u n n a ns h i pr e g i s t r a t i o ns y s t e md e v e l o p e do nr o l e - b a s e d w o r k f l o wm o d e lb a s i c a l l ym e e tu s e r s d e m a n d sa n dc a ni m p r o v et h eg o v e r n m e n t sw o r k e f f i c i e n c yo n n e t k e yw o r d s ：w o r i d i o w ；r o l e ；j 2 e e ；m v c ：s h i pr e g i s t r a t i o ns y s t e m 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：基王鱼鱼的王佳逋查篮照登运丕统虫鲍婴究：。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。 学位论文作者签名：毯翻叁 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有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权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。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在 年解密后适用本授权书。 不保密酉( 请在以上方框内打“”) 敝作者躲掀琳导师躲殊丞 日期：如卵年石月刁日 基于角色的f ：作流在船舶登记系统中的研究 第1 章绪论 1 1 本文的研究背景及意义 信息的网络化、全球经济的一体化和人类科技的同新月异，给政府和企业带 来了巨大的挑战。把现代信启、技术应用于政府的各项业务，改变传统的办公方式， 实现政府业务流的计算机化，已是大势所趋。这样电子政务就诞生了。电子政务 是指政府机构在其管理和服务职能中运用现代信息技术，实现政府组织结构和工 作流程的重组优化，超越时间、空间和部门分隔的制约，建成一个精简、高效、 廉洁、公平的政府运作模式。电子政务是信息领域的一个重要方面，发展以政府 为主导的电子政务，将给政府管理方式带来深刻变革，同时带动和促进中国信息 技术及相关产业的繁荣。中国提出以信息化带动工业化，并以电子政务带动信息 化【l 】。到2 0 0 4 年，我国信息化建设不断取得新突破，电子政务建设异军突起，在 软件市场环境一度低迷的状态下，电子政务市场给i t 产业孕育了新的希望。 随着电子政务应用的不断深入，以及企业和政府业务过程的日益复杂，越来 越多的企业和政府将目光投掷于如何高效地运用现有的有限的信息资源，加强政 府内部工作人员之间的交流与协作，调整和优化政府部门的各种政务流程，优化 对各种资源的分配与调度，实现有效有序的管理，提高政府管理的效率和灵活性 垂堡【2 ，3 】 寸 。 解决以上问题的有效途径就是将起源于办公自动化的工作流技术引入电子政 务信息系统中。工作流技术为解决复杂的业务过程提出了一个有效的技术方案。 工作流技术的引入，可以使政府有效监控工作进度，加强内部信息沟通传递效率， 减少不必要的岗位设置，并且可以实现远程办公，从而提高政府运营效率，缩短 流程的生命周期，改善政府资源利用。 传统的工作流模型大多都是基于活动建模的，即将流程视为完成某一目标而 进行的一系列逻辑相关的活动的有序集合。这种建模方式基本上是建模活动的前 驱后继关系，忽略了执行活动的多个参与者之间的交互协作过程。另外这种方式 把各个角色的活动散布在整个模型中，不能获取某个角色所执行的活动的整体概 第1 章绪论 念【4 1 。这种建模方式比较适合于建模由单个角色负责的工作流【引。而基于角色的工 作流模型比较容易描述角色的主要活动及与其他角色的交互，弥补了以前过程模 型中对角色之间的交互重视不够的状况；同时，基于角色的工作流模型能够获取 各个角色执行的活动的整体概念，引入角色概念，可以大大提高过程建模的柔性 和实用性，以角色为中心的工作流模型也符合人本管理的要求f 6 】。 云南省航务船舶登记系统是根据新形势下政府部门处理各种繁杂业务的需 要，是政务信息化、透明化的实施基础。由于航务海事系统自身的特色，云南省 航务海事管理局的职能部门分为省级、市级和县级三级。为了满足系统的安全性 要求，对拥有相同角色但属于不同地域的用户的权限进行区分，本文引入了地域 的概念。地域的引入，使得系统不必通过为这些用户分别设立相应角色的方式来 限制他们的权限，从而减少了系统中的角色数量，降低了系统的复杂性，便于管 理员对角色的管理。 本文通过对基于角色的工作流的研究，实现了船舶登记领域的信息化。系统 接收“申请人 提交的申请，由各级“审批人”进行审批，最后由“发证人”为 船舶发放证书。通过不同角色的交互协作，实现了网上办公，提高了政府办公的 效率，加快了云南省政务信息化建设的进程。 1 2 国内外研究现状 工作流从英文单词w o r k f l o w 翻译而来的，它起源于生产组织和办公自动化领 域，主要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。工作流提出 的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，从而达到提高办事效率、降低生产成本、提高企 业生产经营管理水平和企业竞争力的目标【7 1 。 工作流管理的概念早在上世纪8 0 年代就已经提出，但是由于当时技术的限制， 未能得到充分发展。9 0 年代后，网络技术的快速发展以及广阔的市场前景为工作 流技术的发展奠定了基础。 一2 一 基于角色的i l 作流在船舶登记系统中的研究 1 9 9 3 年，工作流技术的标准化组织工作流管理联盟( w f m c ：w b r k n o w m a n a g e m e n tc o a l i t i o n ) 成立。w f m c 的成立成为工作流信息平台软件发展历史上 的一座里程碑，标志着工作流技术开始进入了相对成熟的阶段。并且为了实现不 同工作流产品之间的互操作性，w f m c 在工作流管理系统的相关术语、体系结构 和应用编程接口等方面制定了一系列标准，这些举措加速了工作流技术的商品化。 目前，工作流技术在电子商务、电子政务、办公自动化等领域得到了广泛应 用，与之相关的标准规范、工作流引擎以及商业产品不胜枚举。工作流技术的研 究日益受到人们的重视，各种科研机构、专家学者和软件公司都致力于这一领域 的研究，并取得了众多的研究成果。 国外的研究项目主要有： ( 1 ) o r b w b r k ：基于c o r b a 规范的完全分布的工作流管理系纠8 】 o r b w o r k 是美国g e o r g i a 大学计算机系m e t e o r ( m a n a g e m e n te n d t o e n d o p e r a t i o n s ) 研究项目所开发出的一套工作流管理原型系统，它是基于c o r b a 的 完全分布的工作流执行系统，支持以c o r b a 产品o r b i x ( o r b i x 是全球范围内部 署最广的企业c o r b a 解决方案，在电信、金融服务、制造和政府等部门具有数 以千计的用户1 9 】) 作为底层通信支持，并使用c o r b a 来实现系统的互操作和数据 源的封装。在o r b w o r k 中，系统所有组成部分，包括任务管理器、任务( 或经过 封装的已经存在的应用程序) 、监控单元和恢复机制，都是c o r b a 对象，它们之 间通过c o r b a 的接口定义语言i d l ( i n t e r f a c ed e f i n el a n g u a g e ) 调用进行协作。 同时，o r b w o r k 还为用户提供了w e b 界面以及w e b 与c o r b a 之间的接口。以 c o r b a 作为工作流管理系统的底层基础有许多优点，比如对象请求代理( o b j e c t r e q u e s tb r o k e r ，o r b ) 机制、标准的接口定义语言、面向对象等等。这些优点都将 使c o r b a 成为实现企业级工作流解决方案的一种可能选择。 ( 2 ) w e b w o r k ：基于w 曲技术的完全分布的工作流管理系统【1 0 i w e b w o r k 与o r b w o r k 一样，也是m e t e o r 项目中的一部分。与o r b w o r k 不同的是，w e b w o r k 不仅仅能够“支持w e b 技术”的工作流管理系统，而且还是 一3 一 第1 章绪论 “基于w e b 技术”的工作流管理系统。w e b 浏览器为用户提供了一个通用，友好 的界面，而且它可以很容易不附加任何多余代价地布置在多个计算机平台上。 ( 3 ) e x o t i c a f m q m ：基于永久消息队列的分布式工作流系冽1 1 】 e x o t i c a 是i b ma l m a d e n 研究中心的一个研究项目，它在工作流分布执行方面 提出了一种能够完全分布的执行模型，它通过永久消息( p e r s i s t e n tm e s s a g e s ) 的 方式来保存工作流相关执行信息，使得每一个执行节点都是相互独立的，工作流 过程的执行不再以某一个节点为中心，完全实现了分布。这种方式大大提高了系 统可靠性、可扩展性以及柔性。 ( 4 ) 基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统w i d e l l 2 l w i d e ( w o r k f l o wo ni n t e l l i g e n ta n dd i s t r i b u t e dd a t a b a s ee n v i r o n m e n t ) 是由西班 牙、意大利和荷兰等国的五个合作单位协同开发的工作流管理系统，主要目的是 利用分布式数据库和主动数据库技术来实现工作流管理，并提供先进的、面向应用 的软件产品。 ( 5 ) 达特茅斯大学开发的基于可移动代理的工作流系统d a r t f l o w 1 3 】 可移动代理是指一段可以在自身的控制下由异构网络系统中的一台机器转移 到另外一台机器上运行的程序，也就是说，可移动代理能够在执行到某一点时挂 起自身程序，将代码传递到另外的网络节点上去继续运行。可移动代理具有许多 优点，比如在一定条件下能够减少网络流量，适合于移动用户，有利于数据集成， 具有并行机制等，因此很适用于工作流管理系统的构建，企业的每一个经营过程 的实例可以由一个移动代理来处理，代理在预先定义好的步骤下在分布的网络节 点上执行，当代理移动时，它携带着过程所需的执行代码与数据，无需每一步都 通过中央的数据库服务器来交换数据。在d a r t f l o w 中，它的系统组件结构与工作 流管理联盟所提出的参考模型基本一致，能够相互对应，其中比较有特色的几个 部分是过程代理，多种类型的代理服务器，用户界面与工作表服务器。 ( 6 ) 苏黎世大学的基于事件的工作流运行服务平台e v e l l 4 1 e v e ( e v e n te n g i n e ) 用以集成工作流执行过程中松散耦合的分布式功能组件。 在e v e 体系结构中，工作流的执行是由分布在网络上的代理( b r o k e r ) 通过响应由 一4 一 基于角色的 ：作流在船舶登记系统中的研究 e v e 服务器检测到的事件来完成的；同时，代理在提供服务的过程中又会产生新 的事件。e v e 服务器能够直接同本地的代理及远程的e v e 服务器相互通讯，而代 理则只能通过e v e 适配器( e v e a d a p t e r ) 与本地的e v e 服务器通讯。从e v e 系 统的设计思路来看，它也属于一种完全分布的执行方式，因而很容易地克服了服 务方完全集中于点而带来的诸多不利，如系统吞吐量的瓶颈，系统的可靠性问题 等。 国内在工作流管理技术研究和应用方面尚处于起步阶段，其中比较有代表性 的主要有： ( 1 ) 西安协同的s y n c h r o f l o w t l 5 】 s y n c h r o f l o w 基于目前最流行和最具发展潜力的j 2 e e 平台，以工作流管理 联盟所提出的规范为标准而开发：具备图形化的交互式用户界面，良好的稳定性、 扩展性、安全性、分布式事务管理、灵活的业务流程变动功能；可方便地集成企 业现有系统、中间件和电子商务应用，是开发、部署和管理企业关键业务的理想 平台。 ( 2 ) 清华大学研究开发的用于集成制造的工作流管理系统c i m f i o w | 1 6 】 工作流建模、仿真及执行系统( c i m f l o w ) 是由清华大学国家c i m s 工程技术研 究中心设计开发的一整套工作流管理系统。它具有面向企业用户，简单、直观、 容易掌握；过程描述能力强，能够定义可能发生的各种过程逻辑等特点。c i m f i o w 以一套相互独立却又紧密集成的软件模块集的形式提供给最终用户，包括工作流 建模工具、工作流仿真工具以及工作流执行系统。 ( 3 ) 基于信牌驱动式工作流计算模型【1 7 】的工作流管理系统 信牌驱动式工作流计算模型是西北大学软件工程研究所开发的一套工作流管 理系统。信牌驱动式工作流计算模型采用了p e t r i 网对控制转移的描述能力，通过 信牌的传递生动形象地描述了活动的执行顺序及竞争、并行等复杂情况，使得该 工作流模型具有较强的表达能力。 一b 一 第1 章绪论 1 3 本文的研究内容 本论文研究的主要内容是基于人本管理的要求，通过构建适用于航运业的基 于角色的工作流模型，来分析和设计船舶登记系统。通过基于j 2 e e 框架的m v c 模式的应用来实现船舶登记系统的开发，从而实现船舶登记领域的信息化，提高 政府办公的效率。文章最后概括了论文的研究成果、仍然存在的不足以及今后的 研究方向。 本文共分六章，主要研究内容如下： 第一章绪论。介绍论文的研究背景、研究意义、工作流技术的发展现状以及 本文的主要研究内容。 第二章工作流和角色理论研究。介绍了工作流以及基于角色的相关理论。 第三章船舶登记系统中的基于角色的工作流模型及其形式化定义。通过对船 舶登记系统特点的分析，结合已有的基于角色的工作流模型，提出了适用于航运 业的基于角色的工作流模型。 第四章基于角色工作流模型的船舶登记系统的分析与设计。在第三章提出的 基于角色的工作流模型的基础上对船舶登记系统进行了总体设计。通过领域模型 的抽取，设计了系统的数据库结构。最后介绍了本文的开发技术和开发模式。 第五章基于角色工作流模型的船舶登记系统的实现。存第四章系统设计的基 础山，按照丌发模式对系统进行了实现。 第六章总结与展望。总结了本文的主要研究成果，提出了论文中仍然存在的 不足，展望了下一步深入研究的方向。 一6 一 基于角色的工作流在船舶登记系统中的研究 第2 章工作流和角色理论研究 2 1 工作流理论基础 2 1 1 工作流的定义 随着工作流技术的发展和推广，不同领域的研究者给工作流提出了不同的定 义，下面列举几个有代表性的定义。 工作流管理联盟w f m c 给出的工作流定义是【1 8 】：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、信息或任务能够在不 同的执行者之间进行传递与执行。 g e o r g a k o p o u l o s 给出的工作流定义是【1 9 】：工作流是将一组任务( t a s k ) 组织起 来完成某个经营过程。在工作流中定义了任务的触发顺序和触发条件。每个任务 可以由一个或多个软件系统完成，也可以由一个或一组人完成，还可以由一个或 多个人与软件系统协作完成。任务的触发顺序和触发条件用来定义并实现任务的 触发、任务的同步和信息流( 数据流) 的传递。 i b ma l m a d e n 研究中心给出的工作流定义是f 2 0 】：工作流是经营过程的一种计 算机化的表示模型，定义了完成整个过程所需要的各种参数。这些参数包括对过 程中每一个步骤的定义、步骤间的执行顺序、条件以及数据流的建立、每一步骤 由谁负责以及每个活动所需要的应用程序。 a m i ts h e t h 给出的工作流定义剐2 1 】：工作流是涉及到多任务协调执行的活动， 这些任务分别由不同的处理实体来完成。一项任务定义了需要做的某些工作，它 可用各种形式来进行定义，包括在文件或电子邮件中的文本描述、一张表格、一 条消息以及一个计算机程序。用来执行任务的处理实体可以是人，也可以是计算 机系统( 比如一个应用程序、一个数据库管理系统) 。 v a nd e r a a l s tw m p 给出的工作流定义是【2 2 】：工作流是一系列工作的偏序集。 工作的序列可以有多种方式，比如工作x 与y 满足 ，当且仅当x 在y 开 始之前就已经就绪。 一7 一 第2 章工作流和角色理论研究 在国内，较为权威的工作流定义为【1 6 】：工作流是一种反映业务流程的计算机 化的模型，它是为了在先进计算机环境支持下实现经营过程集成与经营过程自动 化而建立的可由工作流管理系统执行的业务模型。该定义中强调了工作流模型从 建立之初就是为了实现业务过程的自动化，并最终由计算机来执行。另外，工作 流模型不仅要能够描述活动及其他们之间相互连接关系，还必须定义许多其它的 必备信息，如组织、资源、数据等，这样才能够让计算机来进行解释和执行。 2 1 2 工作流的相关概念 图2 1 给出的是工作流基本概念之间的联系【2 3 】。 子过程 幽 描述为：了卞被管理 竺型 l 三竺兰竺兰三竺i i 创建时管理 l 控制 宴d 崭n 鬲 活动i l 二：= 二 系斯帻卜 手工操作ll 自动处理活动实例 下 执朴 ，( 锄d o r ) 工作项li 调用的应用工具 图2 1 工作流基本定义间的联系 f i g 2 1r e l a t i o nb e t w e e nw o r k f l o w sb a s i cd e f i n i t i o n s 其中主要的概念如下： ( 1 ) 业务过程( b u s i n e s sp r o c c s s ) 一8 一 基于角色的j l ：作流在船舶登记系统中的研究 业务过程：也称为经营过程，是指为了实现某个业务目标，在部分或者全部 组织机构和人员的参与下，利用企业资源在参与者和组织机构之f 白j 进行文档、信 息、任务的传递或处理而进行的一系列相互关联的活动。要描述一个企业的经营 过程，主要应该说明构成经营过程的活动和活动之间的连接关系、活动的参与者 ( 即角色) 和工作流应用程序【2 4 】。 ( 2 ) 过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) 过程定义：是对业务过程的形式化表示，用来支持自动化操作，过程可分解 为一系列子过程和活动。过程定义包括活动和所涉及到的各种参数，如起始和终 止条件、各个组成活动、活动调度规则、各业务的参与者需要做的工作、相关应 用程序和数据的调用信息等【2 5 】。 ( 3 ) 活动( a c t i v i t y ) 活动：业务过程的一个执行阶段，由执行者完成。执行者可以是人、软件系 统或二者的集合。活动是过程执行过程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。根据是否需要人工提供数据或完成某些任务可分为手工活动 和自动活动两类f 2 6 1 。 ( 4 ) 过程实例( p r o c e s si n s t a n c e ) 过程实例：是实例化的过程定义。过程实例是业务过程的一次相对独立的执 行。 ( 5 ) 活动实例( a c t i v i t yi n s t a n c e ) 活动实例：是实例化的活动。一个过程实例中可能同时存在多个活动实例， 而一个活动实例不可能同时存在于多个过程实例中。一般情况下，每一个活动实 例都将表现为一个工作项( w o r k i t e m ：它将由某个或某组用户负责完成) 。某个用 户所负责的所有工作项将构成其工作项列表( w o r k l i s t ) 。 2 1 3 工作流管理系统 工作流管理系统( w f m s ：w b r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ) ：是支持企业经营过 程高效执行并监控其执行过程的计算机软件系统【2 7 】。通常，是指运行在一个或多 9 一 第2 章j ：作流和角色理论研究 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。 需要指出的是，工作流管理系统不是企业的业务系统【2 8 1 。工作流管理系统一般会 提供一组应用程序接口和具体的客户程序进行交互。 ( 1 ) 工作流管理系统的功能 从一般意义上说，工作流管理系统都提供了三种功能【2 9 】： 建立阶段功能：主要考虑工作流过程和相关活动的定义和建模功能。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称为过程模型、过程模板、过程元数据或过程定义。 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，并完成每 个过程中活动的排序和调度功能。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。 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 之间的交互。不同的操作人员在工作流系统中完成不同的工作。 工作流管理系统三个主要功能之间的关系如图2 2 所示1 3 。 一1 0 一 基于角色的t 作流在船舶登记系统中的研究 过程设计与定义 f 经营过程分析、 l 建模与定义工具 图2 2 工作流管理系统的功能图 f i g 2 2p i c t u r eo fw f m s sf u n c t i o n ( 2 ) 工作流管理系统体系结构 目前，虽然市场上出现了各种各样的工作流管理系统，但是这些工作流管理 系统都有相似的结构，结合工作流管理系统的功能，便可以得到工作流管理系统 的体系结构图。 第2 章工作流和角色理论研究 过程建模工具 l 生成 弓i 用厂i 赢夏1 引用 组织角色 模型数据 被解释 i 引用n 工作流引擎i 工作流执i 一 绷皤匕袖 一q = ，龟理l t j 监控r 地 名公毛i 任务表管理器 管理员i 兰! 竺竺兰! ! 用户界面 工作流相关数据 应用 器作流 卜一应用数 新、据库 调用 应用 图2 3 工作流管理系统的体系结构图 f i g 2 3p i c t u r eo fw f m s ss y s t e ma n ds t r u c t u r e 从图2 3 可以看出，工作流管理系统主要由三类构件组成，这三类构件分别是 【1 6 l ： 软件构件：完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现。 系统控制数据：工作流管理系统中的一个或多个软件构件使用的数据。 应用与应用数据：对于工作流管理系统来说，它们不是工作流管理系统的 组成部分，而是属于外部系统和数据，它们被工作流系统调用来完成整个和部分 工作流管理的功能。 2 1 4 工作流参考模型 1 9 9 4 年1 1 月2 9 日，w f m c 提出了一个工作流参考模型( w o r k f l o wr e f e r e n c e m o d e l ，w f r m ) ，该模型是从工作流管理系统体系结构中发展而来的，它描述了工 作流管理系统体系结构中的功能模块以及各个功能模块之间的接口。该模型定义 的工作流管理系统应具备的五个接口，被统称为w o r k _ f l o w a p i ( w a p i ) 。w a p i 为 不同厂家的工作流产品之间的互操作提供了一个标准。 一1 2 一 兰 基于角色的t 作流在船舶登记系统中的研究 图2 4 为工作流参考模型【1 6 3 1 1 。其中： ( 1 ) 接口1 ：工作流服务和工作流建模工具问接口，包括工作流模型的解释和 读写操作。 ( 2 ) 接口2 ：工作流服务和客户应用之间的接口，这是最主要的接口规范，它 约定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 ：工作流机和直接调用的应用程序之间的直接接口。 ( 4 ) 接口4 ：工作流管理系统之间的互操作接口。 ( 5 ) 接口5 ：工作流服务和工作流管理工具之间的接口。 工哗理陋 工具j 罡 _ 接 口 3 i 其他t 作流 l执行服务 匈 工作流引擎可以直接调用 的应用 图2 4w f m c 的工作流参考模型 f i g 2 4w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e lo fw f m c 工作流参考模型中各主要模块简要介绍如下【3 2 】： ( 1 ) 过程定义工具( p r o c e s sd e f i n i t i o nt o o l s ) ：是以计算机能够处理的形式进 行过程的定义。工作流定义一般被分为三个部分：过程定义、资源分类和分析工 具。使用过程定义工具对一个过程进行描述；资源分类工具负责对执行工作流时 一1 3 第2 章工作流和角色理论研究 所需的工具进行分类，这样任务才能同特定的雇员分离；分析工具分析过程定义 的语义正确性和执行仿真以洞察案例的执行时间。 ( 2 ) 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 c e s ) ：它是工作流管理系统的 核心。它实际上是企业经营过程的调度器，在某种程度上还是企业的资源分配器。 工作流执行服务由一个或者多个工作流引擎( 又称作工作流机) 组成，它提供了 过程实例的执行环境，主要完成过程实例化以及执行过程模型、为过程和活动的 执行进行导航、与外部资源交互完成各项活动、维护工作流控制数据和工作流相 关数据等功能。 ( 3 ) 工作流客户端应用( w o r k f l o wc l i e n ta p p l i c a t i o n s ) ：它提供用户操作工作 流管理系统分配的任务或者活动的功能。这种功能由工作流任务表管理器和用户 操作共同完成。工作流任务表管理器是一个软件模块，负责对用户和工作表之间 的交互进行管理。 ( 4 ) 工作流引擎直接调用的应用( i n v o k e da p p l i c a t i o n s ) ：包括交互式应用和全 自动应用。交互式应用总是通过选中工作表处理器中的某工作项，来启动交互式 应用。它可能是一个标准的办公工具，或一个专门为业务过程开发的程序。全自 动应用不需要同用户交互。它可能是不需要用户干涉就能被执行的任务的一部分。 ( 5 ) 系统管理和监控工具( a d m i n i s t r a t i o n m o n i t o r i n gt o o l s ) ：负责监控工作 流的执行，可以查看和改变工作流的活动状态，这部分是提供给用户监控和管理 工作流正常执行使用的。 工作流参考模型主要涉及到三种数据【1 6 1 ： ( 1 ) 工作流控制数据( w o r k f l o wc o n t r o ld a t a ) ：工作流执行服务工作流机通过 内部的工作流控制数据来辨别每个过程或活动实例的状态。这些数据由工作流执 行服务工作流机进行控制。用户、应用程序或其它的工作流机工作流执行服务不 能对其直接进行读写操作，它们可以通过向工作流执行服务工作流机发消息请求 来获得工作流控制数据的内容。 ( 2 ) 工作流相关数据( w o r k f l o wr e l e v a n td a t a ) ：工作流管理系统通过工作流 相关数据来确定过程实例转换的条件，并选择下一个将执行的活动、这些数据可 一1 4 基于角色的一1 ：作流在船舶登记系统中的研究 以被工作流应用程序访问并修改。因此，工作流管理软件需要在活动实例之间传 递工作流相关数据。 ( 3 ) 工作流应用数据( w o r k f l o wa p p l i c a t i o nd a t a ) ：这种数据指那些由应用程 序操作的数据。它们是针对应用程序的，是企业完成具体的业务功能所需要的数 据，如产品结构、订单数据、生产作业计划数据等。工作流管理系统无法也不需 要对它们进行访问。 2 2 角色理论基础 角色被理解为接受信息、n - r _ 信息和发送信息的抽象对象。角色概念曾用于 管理信息系统的自动生成工具的研究，其中角色指管理信