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西安建筑科技大学硕士学位论文 工作流技术在企业经营中的应用 专业：管理科学与工程 研究生：任少军 导师：黄光球教授 摘要 随着企业竞争的日益激烈，受企业外部环境影响，业务规则越来越趋向多样化 和多变化。业务规则的多样性和多变性决定了企业工作流的多样性与多变性，尤 其在现今激烈的竞争环境中。因此，作为企业过程管理与自动化的核心技术 工作流技术在企业经营中的管理也日益受到重视，而实现工作流技术在企业经营 中的应用也是计算机应用科学领域的一项重要课题。 本论文针对企业经营的过程的多样性和多变性，利用工作流技术对企业经营过 程进行模型化处理，利用u m l 技术和条件有向建立了分层工作流模型。并遵循 w f m c 的标准，和用x m l w p d l 语言对工作流模型进行描述，利用数学工具对 模型中的元素进行了科学的数学描述，从而将企业的经营过程抽象地用条件有向 图来表示，实现企业过程的模型化和计算机可处理化。同时提出不同的工作流执 行模式，对工作流执行服务进行规范，将工作流过程模型实例化，提出利用活动 节点和控制节点的驱动、及节点的状态转移技术对工作流的执行进行导航，从而 指导了对工作流引擎的分析研究。重点围绕过程或活动实例化，过程实例和活动 实例的执行过程，以及两者的状态转换( 变迁) 进行研究，对过程实例和活动实 例的执行状态作了更加深入的阐述，力求对企业经营中业务过程更加完整更加准 确的描述。本论文还利用j 2 e e 技术的中问件技术实现工作流系统的面向w e b 的 客户端应用，利用j m s ( j a v am e s s a g es e r v e r ) 提供的消息服务实现客户端和工作 流运行服务的交互，结合工作流引擎的执行服务，构筑出一种基于j 2 e e 标准的面 向w e b 的工作流管理系统的体系结构。并对利用j 2 e e 三层架构所构筑的工作流 管理系统遥行了详细地分析和阐述，并提出基于消息服务的工作流运行服务和过 程监督策略。最后本文对工作流管理系统的异常进行划分和归类，提出根据e c a ( e v e n t c o n d i t i o n a c t i o n ) 规则和事件管理器方案来处理异常。 本论文的研究工作不仅为我们今后在此领域中的研究工作提供了可靠的理论 和技术依据，而且对今后的进一步研究奠定了一定的基础，具有一定的应用价值。 关键字：工作流过程活动工作流引擎工作流管理系统 论文类型：应用研究 a p p l i c a t i o n a n d s t u d y o fw o r k f l o wi ne n t e r p r i s eo p e r a t i o n s p e c i a l t y ：s c i e n c ea n de n g i n e e r i n go f m a n a g e m e n t n a m e ：r e n s h a o j u n i n s t r u c t o r ：p r o f h u a n gg u a n g q i u a b s t ra c t a l o n g w i t ht h ei n c r e a s i n gc o m p e t i t i o nb e t w e e ne n t e r p r i s e s ，t h eo p e r a t i o nr e g u l a t i o n i s b e c o m i n g m o r ea n dm o r e d i v e r s i t y a n d c h a n g e a b l e e f f e c t e d b y t h ee x t e r i o r e n v i r o n m e n to fe n t e r p r i s e t h e d i v e r s i t ym a dc h a n g e a b i l i t y o fo p e r a t i o nr e g u l a t i o n h e n c eh a sr e s u l t e dt h ed i v e r s i t ya n dc h a n g e a b i l i t yo f e n t e r p r i s e sw o r k f l o we s p e c i a l l y i nc u r r e n t c o m p e t i t i v es u r r o u n d i n g s ，t h u s ，a s ac o r e t e c h n i q u e i nt h e p r o c e d u r e m a n a g e m e n ta n da u t o m a t i o no fe n t e r p r i s e ，t h em a n a g e m e n to f t h ew o r k f l o wt e c h n i q u e h a sb e e np a i dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n f u r t h e r m o r e ，t h er e a l i z a t i o no ft h ea p p l i c a t i o n o ft h i st e c h n i q u ei ne n t e r p r i s em a n a g e m e n ti sa l s oak i n do fi m p o r t a n ts u b j e c ti nt h e c o m p u t e ra p p l y i n gs c i e n c ef i e l d a i m e da tt h ed i v e r s i t ya n dc h a n g e a b i l i t yi fe n t e r p r i s eb u s i n e s s ，t h i sp a p e rd i s p o s e d t h e e n t e r p r i s eo p e r a t i o np r o c e s sb yt h ec o n s t r u c t i o no ft h ed e l a r n i n a t i o nw o r k f l o w m o d e l u s i n g t h ew o r k f l o w t e c h n i q u e ，a t t h ea s s i s t a n c eo fu m lt e c h n i q u ea n d c o n d i t i o n o r i e n t g r a p h f o l l o w e d t h ew f m cs t a n d a r d t h ew o r k - f l o wm o d e li s d e s c r i b e db yu s i n gx m l w p d l l a n g u a g ea n dt h ee l e m e n t so ft h i sm o d e lb r e a l s o d e s c r i b e ds c i e n t i f i c a l l yb yt h ea p p l i c a t i o no fm a t h e m a t i c si n s t r u m e n t b yt h i sw a y , t h e e n t e r p r i s eo p e r a t i o np r o c e s sh a sb e e nf i g u r e da b s t r a c t l yw i t h t h ec o n d i t i o n o r i e n tg r a p h a n dt h em o d e l i z a t i o no ft h ee n t e r p r i s e p r o c e s sa n dc o m p u t e rd i s p o s a b i l i t yh a sb e e n c a r r i e do u t m e a n w h i l e ，d i f f e r e n tw o r k f l o wa d m i n i s t e rp a t t e r n sa r ea d v a n c e di nt h i s p a p e r i no r d e rt o r e g u l a t e t h ew o r k f l o wa d m i n i s t e rs e r v i c ea n d e x e m p l i f i e d t h e w o r k f l o w p r o c e s sm o d e l t h ea u t h o ra l s oa d v a n c e dt h a ti no r d e rt og e tt h ei n s t r u c t i o n f o ra n a l y s i sm s e a r c ha b o u tt h ew o r k f i o w e n g i n et h i sp a p e r h a d n a v i g a t e dt h ea d m i n i s t e r o fw o r k f l o wb y a p p l y i n gt e c h n i q u e si n v o l v i n g m o t i v en o d ea n dc o n t r o ln o d ed r i v ea n d t h ec o n d i t i o n a lt r a n s f e ro fn o d e t h i sp a p e rf o c u s e do nt h ee x e m p l i f i c a t i o no f p r o c e s s a n da c t i v i t y , t h ea d m i n i s t e rc o u r s eo f p r o c e s se x a m p l ea n da c t i v i t ye x a m p l ea n dt h e c o n d i t i o n a lc o n v e r s i o nb e t w e e nt h ea b o v em e n t i o n e di s s u e s t h o r o u g hi n v e s t i g a t i o nh a s 岬一 西安建筑科技大学硕士学位论文 b e e ng i v e nt oa d m i n i s t e rc o n d i t i o no ft h ep r o c e s se x a m p l ea n da c t i v i t ye x a m p l e t og i v e an l o r ec o m p r e h e n s i v ea n de x a c td e s c r i p t i o no nt h eo p e r a t i o np r o c e s so fe n t e r p r i s e o p e r a t i o n t h i sp a p e ra l s or e a l i z e dt h ea p p l i c a t i o n o f w o r k f l o ws y s t e mt o w a r dt h ec l i e n t e n do fw e b b yu s i n gj 2 e et e c h n i q u ea n dr e a l i z e dt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nc l i e n te n d a n dw o r k f l o wr u n n i n gs e r v i c eb yu s i n gt h em e s s a g es e r v i c ep r o v i d eb yj m s ( j a v a m e s s a g es e r v e r ) c o m b i n i n gw i t ht h ea d m i n i s t e rs e r v i c eo f t h ew o r k f l o w e n g i n e ，a s y s t e ms t r u c t u r eo fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hb a s e do hj 2 e es t a n d a r da n d f a c e dt ow e bh a sb e e nc o n s t r u c t e d ap a r t i c u l a ra n a l y s i sa n dd e s c r i p t i o na b o u tt h e w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mc o n s t r u c t e db yu s i n gt h et h r e el a y e rs t r u c t u r eo fj 2 e e ， t h i s p a p e ra d v a n c e d a s t r a t e g yc o n c e r n i n gw o r k f l o wo p e r a t i o n s e r v i c ea n dp r o c e s s m o n i t o ro nt h eb a s i so f m e s s a g es e r v i c e f i n a l l yt h i sp a p e rm e a s u r e do f fa n dc l a s s i f i e d a b n o r m i t yi nw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma n da d v i s e dt h a tt h ea b n o r m i t ys h o u l db e d e a lw i t ha c c o r d i n ge c a ( e v e n t c o n d i t i o n a c t i o n ) r u l e sa n di n c i d e n tm a n a g e rs c h e m e t h i sr e s e a r c hw o r kn o to n l yh a sp r o v i d e dt h er e l i a b l et h e o r e t i c a la n dt e c h n o l o g i c a l b a s i sf o rf u r t h e re x p l o r i n gi nt h i sf i e l d ，b u ta l s ol a i dt h ef o u n d a t i o nf o rf u r t h e rs t u d y t h e r e f o r e ，t h i sw o r kh a sg o ts o m ed e g r e es i g n i f i c a n c ea n dv a l u e k e yw o r d s ：w o r k f l o w p r o c e s s a c t i v i t yw o r k f l o w e n g i n ew f m s t h e s i s ：a p p l i c a t i o nr e s e a r c h 声明 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。 论文作者签名：4 - 3 - 少耳 日期：乃九) 凇o - 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名：租吵鲁导师签名 注：请将此页附在论文酋页。 今 争 神聃 黑p猕 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 1 课题的来源和背景 1 - 绪论 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域。它针对日常工作中具有固定 程序的活动而提出的一个概念。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，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。 工作流( w o r k f l o w ) 是工作( w o r k ) 和流( f l o w ) 的组合。其中流( f l o w ) 反映了一种变化以及变化的过程。在企业的经营管理与生产组织中，流就有着重 要的意义，如表示物料传输过程的物料流、表示资金流动的资金流、反映信息处 理和传递过程的信息流，同样还有价值流、决策流、控制流等概念。用活动及活 动之间变化的过程表示的业务流程就是工作流。 企业经营中，有关业务活动依照时序逻辑关系相互连接构成业务流程，遵循固 定的业务规则，可在计算机辅助下全部或部分自动执行，运行于异步、分布的运 行环境中供多人协同工作。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，只不 过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。在计算 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的基础上， 于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。工作流技术一出现马上就得到广泛的重视和研究。至今工作流 管理技术已经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，特别是肯6 造业领域。 因此，研究工作流技术在企业中的应用具有重要的意义。 1 2 国内外研究现状及发展动态 传统的企业计算机管理信息系统的主要功能有三个，即信息处理、事务处理与 决策支持。信息传递和信息处理构成了企业( 包括制造企业、商业企业、服务企 业) 和行政管理部门的业务工作中的主要内容之一，也是计算机管理信息系统的 主要功能之一，它是企业进行事务处理( 如销售订单处理、经营计划的制定、物 料采购计划生成、车间作业分配、库存管理等) 和经营决策的基础。在信息传递 和信息处理结果的基础上，各级领导进行相应的决策活动，这些决策活动决定了 西安建筑科技大学硕士学位论文 企业业务的开展方式和经营战略。如何方便的在不同的业务部门、业务人员之间 高效地进行信息传递是企业领导、业务人员，包括现在的计算机软件开发人员十 分关心的问题。由于信息需要一定的载体和方法才能够实现有效的传递。在计算 机软件没有成为主要的业务支持工具前，实现信息传递的最好方式是通过纸张作 为载体，利用通知、文件、信函、传真、报告等方式在不同的业务部门、业务人 员之间进行。 这种以传统的纸张为载体的信息传递与处理方式的效率很低，需要花费相当的 人力、物力来完成信息的处理、组织、存储以及查询检索，同时这种方式降低了 对客户需求的响应速度，给企业的生产经营带来不利的影响。在计算机广泛普及 和企业的计算机应用水平日益提高的水平日益提高的情况下，企业业务人员希望 能够以一种无纸化的、计算机使能的工作环境来开展其日常的业务工作。一些公 司和企业因此建立了自己专用的或者可商品化的表单传递应用系统( f o r m s r o n t i n g a p p l i c a t i o n ) 用来实现日常表单处理的电子化与自动化。这些系统通常以主机终端 方式运行在大型机或小型机上，用户( 业务人员) 通过终端运行为与主机上的应 用程序，它们可以看成是现在工作流管理系统的雏形，只不过所适用的环境还比 较简单，所提供的功能还不全面，性能与系统的结构也不够先进。 8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等公司率先开拓了工作流产品市场，成为最 早的一批工作流产品供应商。他们把图像扫描、复合文档、结构化路由( s t r u c t u r e d r o u t i n g ) 、实例跟踪、关键字索引以及光盘存储等功能结合在一起，形成了一种全 面支持某些业务流程的集成化的软件( 包) ，这便是早期的工作流管理系统。这种 集成化软件系统为企业简化与重组自己的关键业务流程提供了种非常好的方 法。进入2 0 世纪9 0 年代，随着计算机与网络技术的迅速发展，特别是在i n t e r n e t 应用日益普及的情况下，现代企业的信息系统的分布性、异构性和自制性的特征 越来越显著，相应的企业信息资源也分布在异构的计算机环境中，信息源之间的 连接表现出松散耦合的特点，企业物理位置的分散性和决策制定过程的分散性特 征日益明显，对日常业务活动详细信息的需求日益提高。从而，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效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，工作流管理系统也是 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。这样的一个转变，把工作流技术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。 目前，在全球范围内，对工作流的技术研究以及相关的产品开发进入更为繁荣 西安建筑科技大学硕士学位论文 的阶段，更多更新的技术被集成进来，文件管理系统、数据库、电子邮件、移动 式计算、i n t e m e t 服务等都已被容纳到工作流管理系统之中。而且随着计算机技术 的发展，工作流产品的供应上又及时地将新的技术融入工作流中，提高产品性能， 使得工作流技术得到不断完善。作为支持企业经营过程重组( b u s i n e s sp r o c e s s r e e n g i n e e r i n g ，b p r ) 、经营过程自动化( b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n ，b p a ) 的一 种手段，工作流技术的研究应用日益受到学术界与企业界的重视。许多大学和研 究机构也致力于工作流技术的进一步发展，开展了一系列研究项目，取得了显著 的成果。国内目前尚无成型的通用工作流产品问世。据前期的调研表明，国内从 9 5 、9 6 年以后相继有一些高等院校和科研单位开始研究工作流，其中较有影响的 有上海交大的一项国家九五项目、清华大学计算机科学与工程系、自动化系各承 担的一项国家8 6 3 项目以及中科院软件所凯思公司研制开发的工作流相关的产品。 现有工作流产品的不足： 1 ) 工作流的运行需要有底层的通信基础结构的支持：工作流管理系统需实现 执行工作流所需要的分布环境。而目前的产品在安全性、容错性、可靠性等方面 均不能满足企业的要求。这样企业须付出经费与精力去构筑底层环境，限制了工 作流管理系统在企业的广泛应用。 2 ) 标准化程度差：不同的工作流产品具有自己独立的一套工作流模型、工作 流定义语言以及a p i 函数。在缺乏标准的情况下，用户一旦选定一种产品后，很 难在过渡到其它同类产品上，而且不同的系统之间缺乏互操作的接1 ：3 ，使得用户 有很多后顾之忧。 3 ) 实现的复杂性：企业应用工作流管理系统不仅仅需要完成过程的定义，还 需要做许多其他的工作，总的来说，工作流管理系统在企业的应用是一个复杂的 实施过程：对外部的应用系统进行包装以便工作流机能够在必要的时候激活它， 建立工作流机运行所需的分布计算环境，设计开发相应的用户界面，还包括制定 相应的管理规程和用户操作规范等。 4 ) 系统的安全性：目前的工作流管理系统对系统运行中出现的并发访问和异 常错误缺乏e 确和可靠的支持。工作流实例在运行过程中，有可能出现多个活动 同时访问共享资源的情况，各个活动在数据操作上会互相重叠。为了保证系统能 够正常运行，必须进行并发控制( c o n c u r r e n c yc o n t r 0 1 ) ，防止出现“脏数据”等现 象。另外， 5 ) 性能问题：目前大多数工作流产品无法满足企业对每天处理上万个甚至每 个小时处理几千个业务的需求。 6 ) 工作流技术尚不成熟：尽管工作流技术从最初萌芽发展到现在已经有了很 西安建筑科技大学硕士学位论文 大的进步，但工作流技术并不成熟。目前没有一种工作流产品或原型系统能够在 过程执行的可靠性与一致性方面达到与关系型数据库管理系统同水平的功能。 1 3 论文研究的目的、意义 在国内，随着企业管理的规范化和规模的不断扩大，企业的计算机管理将不仅 仅停留在信息资源管理上，而将向更复杂的业务过程管理迈进。就像火车需要在 轨道上运行一样，企业的经营管理是遵循一定规律的。也就是说企业在经营过程 中，其业务受外部环境和企业自身内部环境的约束，按一定( 业务) 规则运行。 有关业务活动依时序或逻辑关系相互连接构成业务流程，即工作流。将工作流运 行于异步、分布的运行环境中，并提供在实际执行过程中可动态修改业务流程的 一种计算机软件平台，从而实现复杂的企业业务过程管理，使得快速开发、部署 和运行企业业务管理系统、电子商务系统成为可能。 工作流管理系统就是本论文研究的主要论题。企业应用工作流管理系统主要可 以取得如下好处： 1 ) 提高企业管理的规范化程度。 2 ) 更好地与上下游企业形成快速相应市场的供应链网络。 3 ) 降低业务过程的整个处理时间，如在办公自动化环境中，通过更好地规划 工作流程，并行执行相互独立的活动，减少文档传递过程中不必要的中问状态等 方法来降低文档的传递和临时储存的时间。 4 ) 降低管理成本如避免不必要的和重复的工作，提高工作人员的工作效率。 5 ) 改进工作质量，如自动提供为完成某个任务所需要的相关信息。在客户服 务中，能够快速方便地访问所有相关数据和工作流程，从而大大提高客户服务质 量。 6 ) 在工作人员之间更好地均衡负荷，如在工作人员缺勤的情况下，自动柔性 分配替代人员。 7 ) 通过在工作流模型中加入可与己的故障的处理策略来提高系统地柔性。 8 ) 在工作流的基础上改进控制策略，降低相应的控制技术，如通过监控工作 流状态，利用分析和控制工具来进行优化控制。 9 ) 通过对已经完成的工作流实例分析，找出存在的不足，进而不断改进工作 流程。 1 0 ) 使工作内容更加丰富，并且提高工作人员的业务能力，减少工作人员进行 单调乏味并且十分耗时的文档查找工作。 采用工作流管理系统可以最大程度上集成企业的现有信息资源，实现资源的充 西安建筑科技大学硕士学位论文 分利用。由于工作流管理系统具有较好地柔性和开放性，因此，可以保证企业的 信息系统运行已经从过去没有一个具体的可量化指标的管理信息系统，发展到了 一个建立在工作流模型上( 并且是可以利用b p r 或者其他仿真工具进行优化后的 模型) ，按照预先定义好的规则进行执行，并且对于执行的结果随时进行监控和评 价的规范化阶段。 1 4 论文的主要研究内容 本论文着重研究工作流的建模方法、模型的描述、工作流系统的体系结构等内 容，实现工作流管理系统的面向过程的企业管理信息系统： 本论文的主要工作有： 1 ) 工作流的建模方法 利用c i m f l o w 建模工具建立工作流模型，准确描述企业的经营过程，供流程 分析和优化使用，实现企业过程模型相应的功能构件的配置，从而满足企业核心 价值流的要求。 2 ) 工作流的描述 利用w p d l 语言来描述工作流模型，提供对流程的逻辑顺序结构，如顺序、 分支、汇合、条件、循环、并行的描述。并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：利用p e t r i 图、或者其他各种形式的网络图来进行表 述。 3 ) 工作流系统的体系结构 构筑一种基于j 2 e e 标准的面向w e b 的一种工作流系统的体系结构，由表示 层、应用层和数据层三层架构组成。表示层面向客户，提供w e b 爨面，实现人机 交互；应用层则实现工作流具体的过程定义、建模、执行、监控等；数据层自然 提供整个系统的运行数据、组织数据、定义数据等的存取和保存。系统架构与j 2 e e 所提供的有关构件，服务及通信等三个方面的支持。 4 ) 工作流引擎 构筑一种工作流引擎，负责工作流实例的启动、任务的调度、分配与协调、动 态协调、工作流历史记录、以及工作流事务管理等。 5 ) 异常处理方法 对于工作流管理系统，要求它能够灵活地处理各种异常情况，并且在某个节点 发生错误是能够保证整个系统不会发生崩溃。因此就必须提供异常情况处理策略、 系统容错能力、故障恢复策略、数据保护及数据恢复方法。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 工作流管理的实现原理及实现方法 1 企业的经营过程和工作流 我们知道，企业的经营过程是由一系列相关任务组成，这些任务按照企业的管 理规章和业务流程顺序或并行执行，最终完成企业的经营目标，如提供一种产品 和服务。用比较规范的描述就是：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、通信设备、计算机硬件、软件等) ，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 现预定的经营目标。 要描述一个经营过程，主要说明以下几个问题： 1 ) 这个经营过程要做什么? 即其目标或想达到的目的是什么? 2 ) 这个经营过程是如何完成的，由哪些任务并经过那些步骤完成? 3 ) 这个经营过程有谁参与完成，由哪些部门参与? 4 ) 这个经营过程用了那些方式或手段来完成? 为了说明以上的问题，并且以计算机可以识别的方式建立企业经营过程模型， 在工作流中必须定义一系列的术语来描述模型的的组成，从而实现对企业经营过 程的建模。工作流就是将一组任务组织起来完成某个经营过程的。因此，工作流 整个模型就是为了说明经营过程的目的，或者说这个模型描述的经营过程的目标。 工作流是反映业务流程的计算机化的模型，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。工作流中两个最基本的元素是活动和活动之间的连接关系。活动对应于经营 过程中的任务，主要是反映经营过程中的执行动作或操作。活动之间的连接关系 组合起来的一组活动组成的一个反映企业业务过程的模型。执行活动和活动之间 的连接关系说明了如何完成企业的经营过程，包括完成经营过程需要完成哪些任 务和采用的步骤。 2 2 工作流管理的实旌原理 工作流管理通常有其相应的软件系统来实现的。这样的软件系统被称为工作流 管理系统，用来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。 6 西安建筑科技大学硕士学位论文 在很大程度上，工作流管理系统为企业的业务系统提供一个软件支撑环境，运 行在一个或多个称为工作流引擎的用于定义、实现和管理工作流运行。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。 工作流管理系统可以用来定义与执行不同覆盖范围、不同时间跨度的经营过 程。工作流管理不仅满足企业业务操作功能，而且在整个企业的业务层提高企业 的业务处理效率和水平。工作流管理实施不同于普通的事务处理，在实际应用中 提供了构造时功能域( b u i l d t i m ef u n c t i o n s ) 、运行时控制功能域( r u n t i m ec o n t r o l f u n c t i o n s ) 和运行时交互功能域( r u n t i m ei n t e r a c t i o n ) 三种功能域。如图2 1 所示： 图2 1工作流管理的实施过程 1 ) 构造时功能域：对工作流进行定义，生成计算机可以处理的过程定义 ( p r o c e s s d e f i n i t i o n ) ，完成工作流过程和相关活动的定义和建模功能。 2 ) 运行时控制功能域：在一定的运行环境下，负责创建、控制过程，定制工 作流中每一步的活动时间以及激活相应的资源和应用，完成每个过程中活动的排 序和调度功能，并通知施动者和管理人员等。 3 ) 运行时交互功能域：与有关人员和应用工具交互，完成工作流的每一步活 动。 这三个功能域分别对应着系统的模型建立阶段、实例化阶段和模型执行阶段。 模型建立阶段利用工作流建模工具完成企业经营过程模型的建立，将企业的实际 经营过程转化为计算机可处理的工作流模型。模型的实例化阶段为每个过程设定 运行所需要的参数，并分配每个活动之行所需要的资源( 包括设备、人员、应用) 。 模型执行阶段完成经营过程的执行，在这个过程中重要的任务是完成人机交互和 应用的执行，并对过程与活动的执行情况进行监控与跟踪。 7 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 3 工作流管理的实现 工作流管理系统实现经营过程的计算机化的定义，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，建立过程模型 的定义，生成工作流模型。生成的工作流模型由工作流引擎进行实例创建并控制 其执行过程。 2 3 1 工作流建模 工作流建模是经营过程分析与经营过程重组的重要基础。工作流模型解决如何 根据过程目标和系统条件，将系统内的活动实例化，并利用计算机技术进行描述。 用于准确描述企业的经营过程，供流程分析和优化使用。 工作流模型的建立作用体现为： 1 ) 根据设计的企业过程模型进行相应的功能构件的配置，使得所建立的系统 能够按过程实现横向集成，而不是按传统的部门划分结构实现纵向集成，从而满 足企业核心价值流的要求，能够实现柔性更好的过程集成。 2 ) 模拟企业的经营过程，可用于研究开发新的经营过程，以满足不同业务需 求和企业动态结构的演化。 3 ) 用于在不同的组织和信息系统间共向经营过程信息，能够实现企业动态联 盟。 在模型建立阶段中，所作的工作就是利用一个或多个建模方法及其相应的建模 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。由于需要在计 算机环境下运行，工作流模型不仅仅要让人读懂，更要让计算机能够理解所定义 的工作流过程。也是正因为如此，描述企业经营过程的工作流必须建立相应的工 作流模型，才能实现企业业务流程的工作流管理，尤其是对那些实现许多复杂的 并行执行流程的业务过程，只有建立它们的计算机化的模型才可能对流程的执行 情况进行有效的监控。 根据所实现的业务过程的不同，工作流管理实现的工作流定义也不同，可以分 为管理型工作流( a d m i n i s t r a t i v ew o r k f l o w ，活动预定义，并且有一套简单的任务协 调规则) 、设定性工作流( a dh o cw o r k f l o w ，与管理性工作流相似，大多处理异常 或发生机会比较小的情况) 、协作型工作流( c o l l a b o r a t i o nw o k f l o w ，参与者和协作 的次数较多) 和生产型工作流( p r o d u c t i o nw o r k f l o w ，实现与业务组织的功能直接 相关的业务过程，应用在大规模、复杂的和异构的环境下) 。相应地，工作流模型 也具有多样化的特点。建模方法也有很多种。其中基于活动网络的建模方法、基 8 西安建筑科技大学硕士学位论文 于形式化表示的建模方法、基于对话模型的建模方法、基于状态与活动图的建模 方法以及基于事务模型的建模方法尤其得- 至1 2 - 广泛的应用。 工作流模型也有自己的描述语言和实现技术。工作流描述语言首先是w f m c 提出的工作流过程描述语言w p d l 和n i s t 提出的过程定义语言p s l 。还有w i d e 项目中的w f d l ( w o r k f l o wd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ，m e t e o r 项目中的工作流定义语 言w f s l ( w o r k f l o w s p e c i f i c a t i o nl a n g u a g e ) 和任务定义语言t s l ( t a s ks p e c i f i c a t i o n l a n g u a g e ) 等。而像基于什么样基础技术的实现，也有着基于l o t u sn o t e s 软件的 实现技术、基于c o r b a 底层通信技术的、基于w e b 技术的、基于消息队列的、 基于主动数据库技术的、基于事件条件一活动规则的、基于可移动代理的及基于扩 展事务模型的实现技术等。 2 3 2 工作流的执行服务 在完成工作流模型定以后，所生成的工作流模型将有工作流执行服务程序进 行实例化并控制其执行过程。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人机交 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。 工作流执行服务由个或多个工作流机组成( 在分布环境下，由多个工作流 机组成) ，提供了过程实例执行的运行环境，主要完成以下功能： 1 ) 解释流程定义，生成过程实例，并管理其实憨过程。 2 ) 依据过程定义和工作流相关数据为过程实例的导航提供进入和退出的条 件、并行或串行执行活动的信息、用户信息或所需激活的应用程序的信息等等 3 ) 与外部资源交互完成各项活动。 4 ) 维护工作流控制数据和工作流女目关数据( 这些数据包括不同过程和活动实 例的内部状态信息、工作流机用于协调和恢复的各种检查数据和恢复重起信息 等) ，并向用户传递必要的相关数据。 2 3 3 工作流管理的人机交互 在工作流管理的过程中，人和应用是完成整个业务过程的主体。工作流定义、 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 工具。 人机交互主要表现在以下三个方面： 9 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 ) 业务过程定义：创建、修改和发布企业的业务过程模型，由企业的业务管 理部门的人员按照企业业务流程来完成。 2 ) 任务项的填写：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，由企业的业务部门的人员来完成。 3 ) 系统运行状态监控：检查、监视执行情况，处理异常和意外情况，确保工 作流管理的持续执行等。由系统管理人员来完成。 总而言之，工作流管理的实施大多按照模型建立、和模型实例化和模型执行的 三个阶段来实现的。本设计论文利用p e t r i 网、工作流网和u m l 技术建立工作流 模型，用x m l w p d l 语言进行描述和基于事件一条件活动规则的基于基础编程语 言来实现工作流的执行服务。 2 3 4 工作流管理系统 工作流管理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。它和工作流执行者进行交 互，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。它不同于e r p 和普通的 企业管理信息系统。它不但面向企业内部功能，满足企业业务操作功能，提高企 业事务处理的效率和水平，而且面向市场，提高对市场的应变能力。 工作流管理系统的实施是一个不断循环，不断改进的过程。这个特性使得工作 流管理系统的实施和应用在柔性和可扩展性上要远胜于普通的管理信息系统。图 2 2 给出了工作流管理系统的实施循环图。 图2 2 工作流管理系统实施循环图 图中数字到基本上表示了工作流实施过程的一个循环。 通过对企业现有的业务流程、业务规则、管理规章等进行分析，总结得到 西安建筑科技大学硕士学位论文 企业的现有业务流程模型； 采用建模工具对现有的业务流程模型的分析，经过抽象与整理，得到优化 的业务过程的工作流模型； 、对该工作流模型进行方针，找到存在的问题，并结合企业的战略目标 或者经营思想、市场情况、客户需求，对模型进行改进，得到优化的业务过程的 工作流模型； 将该模型投入实际运行，得到运行的结果： 对运行的结果进行分析，发现存在的问题，进一步改进工作流模型。 总之，工作流管理系统是由过程建模一模型分析一过程优化一模型执行一执行 结果统计分析一改进业务过程一优化企业运作的实施方法。而不同的工作流也可 以用不同结构实现，因此构筑个适合工作流管理的系统是本篇论文所努力的方 向。 西安建筑科技大学硕士学位论文 工作流模型的建立和描述 模型是用文字、图表、符号、关系式以及实体模样等描述所认识到的客观对象 的一种简化表示形式。一般来说模型都包含一个完整的概念集合、一套相应的表 示方法以及必要的规则约束，它们为人们抽象的表达客观对象提供了个参考性 的框架环境。 工作流模型是对工作流的抽象表示，也就是对业务过程的抽象表示。工作流建 模的任务是利用一个或多个建模方法及其相应的建模工具，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。工作流模型直接决定了工作流管理系统能 否较好地对一个机构或企业的工作流程建模。不同的抽象方法对业务过程的描述 能力不同，从而对业务过程的分析能力也就有所差异。 3 1 工作流参考模型 由于现代企业的复杂和庞大，对工作流的定义提出很高的要求。w f m c 提出 的工作流参考模型“1 如图3 1 所示： 图3 1工作流参考模型 工作流参考模型包含了描述一个能够有工作流执行服务软件系统执行的过程 所需要的所有信息。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 进行活动见到行的规则、用户所完成的任务、可能被调用的