（管理科学与工程专业论文）基于三维元模型构造的柔性工作流的研究与实现.pdf

山东师范人学硕士学位论文 摘要 工作流( w o r k f l o w ) 技术是计算机支持的协同工作( c o m p u t e rs u p p o r t e d c o o p e r a t i v ew o r k ，c s c w ) 的一个分枝，是一种反映业务流程的计算机化模型。 1 9 9 3 年，国际工作流联盟( 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。工作流管理系统( w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) 的主要功能是通过计算机技术的支持去定义、执 行和管理工作流，协调工作流执行过程中工作组之间以及群体成员之间的信息交 互：其工作模式常分为两阶段：建模和运行，指首先用建模工具定义工作流程， 然后由工作流引擎解释执行过程的定义。但这种模式只适合于过程可预知且相对 固定的任务。随着环境的激烈变化和企业间竞争的加剧，业务过程重组已成为日 常工作，这就要求工作流管理系统要有动态地适应情况变化的能力，即柔性。目 前，柔性己成为工作流管理系统的一个必不可少的性能。 本文对工作流管理系统的柔性问题进行了研究和探讨。完成的主要工作及创 新点如下： 1 综述了工作流管理系统的基础原理，包括它的定义、功能、分类等：分 析了工作流的体系结构、参考模型以及目前常辟j 的建模工具，同时还介绍了工作 流的执行过程以及对工作流进行分析的各种方法。 2 设计给出了一个由过程元模型、组织元模型和数掘元模型构成的三维工 作流元模型。其中过程元模型是基于w f m c 的过程元模型进行的改进，增加了 表单实体，实现非自动化数据的输入：应用问题分离( s e p a r a t i o no f c o n c e r n s ) 原 则，将转移条件( t r a n s i t i o nc o n d i t i o n s ) 分解，增强了工作流管理系统对各种变 化的适应性。组织元模型是基于对现实企业中组织人员的分析进行设计，将元模 型中的实体分为角色、组织单元和团队等，以满足业务过程对不同人员的需要。 数据元模型是基于对数据资源的分类进行的设计，不同类别的数掘进行不同的管 理。 3 分析了工作流的柔性问题，包括柔性的定义、分类、常见的提高工作流 柔性的方法等。然后以三维元模型为基础，结合动态变化的形式化描述，对过程 元模型、组织元模型、数据元模型分别给出了柔性设计。经设计后的过程实例， 可依据需要对活动进行增加、删除、修改；组织人员和角色可在执行时随时指定 或更改：而运彳了时的数据也极大限度地屏蔽不确定性。 4 给出了一个具体的管理系统实例h d p d m 。对该系统的工作流管理部分， 包括过程管理、组织结构管理、数据管理，应用前文的理论基础，从设计到实现 基于三维元模型构造的柔性j ：作流的研究与实现 进行了详细论述。 本文在工作流柔性问题上进行了探索，通过元模型改进，结合动态变化的思 想来提高工作流系统的柔性，增强工作流系统的可用、易甩性。希望能够对工作 流技术的发展起到一定的推动作用。 关键词：工作流，工作流管理系统，产品数据管理，元模型，柔性 分类号：t p 3 9 3 山东师范大学硕十学位论文 a b s t r a c t a sab r a n c h o ft h ec o m p u t e rs u p p o s e dc o o p e r a t i v ew o r k ( c s c w ) ，t h e w o r k f l o wt e c h n o l o g yi sac o m p u t e r i z e dm o d e lt h a t r e f l e c t sb u s i n e s sp r o c e s s e s i n 1 9 9 3 ，t h ew 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 ) w a sf o r m e d ，w h i c hi n d i c a t e st h e w o r k f l o wt e c h n o l o g yb e g i n st oe n t e rr e l a t i v e l yr i p es t a g e t h ew o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e m ( w f m s ) p l a y sa ni m p o r t a n tr o l e t o s u p p o r td e f i n i t i o n ，e x e c u t i o na n d a d m i n i s t r a t i o no ft h ew o r k f l o wt h r o u g ht h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y , a n dt oc o o r d i n a t e i n f o r m a t i o ni n t e r a c t i o nb e t w e e nt h ew o r k i n gg r o u p sa n db e t w e e nt h em e m b e r so f c o l o n yd u r i n gt h ec o u r s eo fw o r k f l o we x e c u t i o n t h et y p i c a lw o r kp a t t e r no ft h e w f m si sd i v i d e di n t ot w os t a g e s ：m o d e l i n ga n dr u n h i n g i tm e a n st h a tt h ew o r k f l o w i sd e f i n e dw i t ht h em o d e l i n gt o o la tf i r s t a n dac e 池i nf o r m a l i z e dd e s c r i p t i o ni s f o r m e d ，t h e nt h ed e f i n i t i o ni se x p l a i n e da n dc a r r i e do u tw i t ht h ew o r k f l o we n g i n eb u t t h i sw o r kp a t t e r nm a k e st h ew i m so n l ys u i tt ot h et a s kw h i c hc o u r s ei sf o r e s e e a b l e a n dr e l a t i v e l yr e g u l a r h o w e v e r ，i nr e a la p p l i c a t i o n ，al o to fw o r k f l o wi su n p r e d i c t a b l e ： o rc a no n l yf o r e s e et h et r e a t m e n to fs o m er o u t i n es i t u a t i o n s i na d d i t i o n t h ew o r k f l o w w i l lc h a n g ew h i l er u n n i n ge v e ni fi t sar e g u l a rf l o wi nt h ep a s t 。l h e s er e q u i r et h e w f m sh a st h ea b i l i t yt od y n a m i c a l l ya d a p tt ot h ec h a n g e so fs i t u a t i o n ，i e f l e x i b i l i t y , w h i c hh a sa l r e a d yb e c o m ea l le s s e n t i a lp e r f o r m a n c eo f t h ew f m s i nt h i sp a p e r , t h ef l e x i b i l i t yo fw f m si sd i s c u s s e di nd e t a i l t h em a i nw o r ka n d c r e a t i v i t ya r ee x p r e s s e da sf o l l o w s ： i t h er u d i m e n t a r yk n o w l e d g eo fw f m si si n t r o d u c e d ，i n c l u d i n gi t sd e f i n i t i o n ， f u n c t i o n ，c l a s s i f i c a t i o n ，e t c t h ew o r k f l o wa r c h i t e c t u r e ，t h er e f e r e n c em o d e l ，a n dt h e c o n l n l o nm o d e l i n gt o o l sa r ea n a l y z e d t h e nt h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e d u r ea n da l l k i n d so f t h ea n a l y t i c a lm e t h o do f w o r k f l o wa r ei n t r o d u c e d 2 at h r e e d i m e n s i o n a lw o r k f l o wm e t a m o d e li sp r e s e n t e d ，w h i c hi sc o m p o s e do f p r o c e s sm e t a m o d e l ，o r g a n i z a t i o nm e t a m o d e la n dd a t am e t a m o d e l t h ep r o c e s s m e t a - m o d e li si m p r o v e df r o mt h ep r o c e s sm e t a m o d e lo fw f m c ，w h i c hi sa d d e dt h e t a b l ee n t i t yt o c a r r yo u td a t ai n p u ti nn o n a u t o m a t i ca c t i v i t y , a n d i t st r a n s i t i o n c o n d i t i o n si sd i v i d e da c c o r d i n gt o s e p a r a t i o no fc o n c e r n si n o r d e rt oi n c r e a s e a d a p t a b i l i t yo f w f m s b a s e d o na n a l y s i so f p e r s o n n e lo r g a n i z a t i o ni n c o r p o r a t i o n ，t h e o r g a n i z a t i o nm e t a m o d e li sd e s i g n e d i t se n t i t yi sd i v i d e di n t or o l e ，o r g a n i z a t i o nc e l l a n dt e a mt om e e tt h en e e d so fb u s i n e s sp r o c e s s e st od i f f e r e n tp e r s o n n e l b a s e do nt h e 基于三维元模型构造的柔性工作流的研究与实现 c l a s s i f i c a t i o no fd a t ar e s o u r c e ，d a t am e t a - m o d e li sd e s i g n e dt or e a l i z ec o n t r o ld a t a m a n a g e m e n t 3 a n a l y z et h ef l e x i b i l i t yo f w o r k f l o wi n c l u d i n gd e f i n i t i o n ，c l a s s i f i c a t i o na n dt h e m e t h o dt o i m p r o v et h ef l e x i b i l i t yo fw o r k f l o w , e t c a n dt h e nb a s e do n t h e t h r e e d i m e n s i o n a lw o r k f l o wm e t a - m o d e l a l lo ft h ef l e x i b l ed e s i g na b o u tp r o c e s s m e t a m o d e l ，o r g a n i z a t i o nm e t a - m o d e la n dd a t am e t a - m o d e la r eg i v e ns e p a r a t e l yb y c o m b i n i n gt h ed y n a m i cf o r m a ld e s c r i p t i o n a f t e rd e s i g n ，t h ep r o c e s si n s t a n c ec a l lb e i n s e r t ，d e l e t ea n dm o d i f yt oa c t i v i t ya c c o r d i n gt ot h en e e d ，t h ep e r s o n n e lo r g a n i z ea n d r o l ec a nb ea p p o i n to ra l t e ra ta n yt i m ew h i l ec a r r y i n go u t ，a n dt h ed a t ac a nb es h i e l d u n c e r t a i n t yu l t i m a t e l yw h i l eo p e r a t i n g 4 a sam a n a g e m e n ts y s t e mi n s t a n c e ，t h eh d p d m i sp r o v i d e d a n di t sw o r k f l o w m a n a g e m e n ti s d i s c u s s e di nd e t a i lf r o md e s i g nt or e a l i z a t i o ni n c l u d i n gt h ep r o c e s s m a n a g e m e n t ，t h eo r g a n i z a t i o nm a n a g e m e n ta n dt h ed a t am a n a g e m e n tb a s e do nt h e f o r e g o i n gb a s i ct h e o r y i naw o r d ，t h i sp a p e rd o e ss o m er e s e a r c hi nt h ew o r k f i o wf l e x i b i l i t yt e c t m o l o g y af l e x i b l ea n du s a b l ew o r k f l o ws y s t e mi sd e v e l o p e db yi m p r o v i n gm e t a m o d e la n d c o m b i n i n gt h el a w so fc h a n g i n g a n dw eh o p ei tc o u l dp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to f w o r k f l o wt e c h n o l o g y k e y w o r d s ：w o r k f l o w ，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 ) ，p d m ( p r o d u c td a t a m a n a g e m e n t ) ，m e t a - m o d e l ，f l e x i b i l i t y c l a s s i f i e a t i o n ：t p 3 9 3 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导。f 进行的研究f f i - - 及取得的 研究成果。据我所知，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为获得 ( 泣：如 没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 扬蕊本、 、：) 一! ，一，氍 洲型r ：哆。j 刁散 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂蕉有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权越可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，( 保密的学位论文在 解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：移玩序 导师签字 签字日期：2 0 0 c 6 月9 同 签字日期：2 0 0j 年6 月留日 山东师范人学颂士学位论文 第1 章绪论 本章首先介绍了工作流管理技术的发展及本文选题的恿义：然后给出了本文 所做的主要工作及文章的组织结构。 1 1 选题依据 8 0 年代初期，在计算机还未成为信息处理主要工具的时候，纸张是各行各 业中无法替代的信息载体，包括各种表瞥、技术资料都是通过纸张来实现人与人 之间的信息传递。这种方式在信息的组织、检索、传递等都是低效的，因此人们 希望通过一种更有效的方法来组织自己的工作。无纸化、电子化实现信息的传递 就是工作流管理技术雏形。 从9 0 年代初开始，随着计算机的普及，网络技术的发展，现代企业的信息 表现出一种异构、分布、松散耦合的特点。集中式处理信息的时代已经成为过去， 企业内相互关联的任务能够高效运转并接受密切监控成为一种趋势。随着企业业 务过程处理的复杂化和程序化，不仅仅希望信息的电子化，也希望、i k 务过程的电 子化。在这种情况下，工作流管理系统就成了实现食业业务流程自动执行的一种 必要工具，人们对工作流技术也展开了更加广阔的研究：作流管理技术被运用 到了如产品数据管理( p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t ，p d m ) 系统，办公自动化系统， 项目管理系统，企业资源计划( e n t e r p r i s e r e s o u r c e s p l m m i n g ，e r p ) 系统等中。 l9 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，标志着工作流技术的研究已经进入了一个成熟的阶段。m f m c 给出了工 作流的定义，同时也给出了工作流相关的术语，使工作流得到了承认。 现在，工作流管理技术已经成为实现业务过程自动化的核心技术。同时，它 也可以与其他应用系统有效地结合，生成符合企业需求的各种业务管理系统。另 外，工作流管理技术也满足了企业组织结构重组与先进制造战略实施的需求。 目前，对工作流技术研究以及相关产品玎发进入了繁荣的阶段。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 务都已被容纳到工作流管理系统之中。越来越多的较成熟的工作流产品出现了， 比如：i b m 公司m q s e r i e s w o r k f t o w ；a c t i o n 技术公司的m e t r o ；f i l e n e t 公司的 v i s u a lw o r k f l o ：j e t f o r m 公司的i n t e m p o ：和p a v o n e 公司的e s p r e s s o 等。 但工作流技术中许多关键问题的研究还侄探索巾。其中之一，就是工作流的 柔性问题。随着企业竞争的加剧和政府提高效率的迫切需求，企业对业务过程重 组日益重视，成为企业增强应变能力和竞予力的几常工作。政府的行政职能转变 和结构调整也需要进行部门重组、业务测整、流程优化等工作。这都要求工作流 基于三维元模型构造的柔性工作流的研究与实现 管理系统要具备一定的柔性。 目前，有很多文献都提到如何提高工作流管理系统的柔性，各有侧重面，各 有优缺点。本文就是依此背景，对工作流的柔性问题进行进一步的分析探讨。 1 2 本文的工作与组织 本文对工作流系统中的柔性问题进行了探讨。首先从最基本的元模型的构建 入手，依据对工作流执行的分析，将元模型三维化，分为过程元模型、组织元模 型和数据元模型。对每一类元模型都给出了实体一关系图的描述，并对其中的实 体及关系进行了详细解释。然后基于构建的三维元模型，给出了它们的柔性实现 的形式化分析。最后，以此为基础，对实例h d p d m 系统中的工作流管理部分进 行设计，提高了该系统的柔性。 本文共分为六章，各章内容概述如下： 第1 章，绪论；介绍了课题的选题依据和目前国内外的研究现状，并叙述了 本文的主要研究内容。 第2 章，j ：作流管理系统基础知识；介绍了工作流管理系统相关概念：描述 了工作流参考模型及其接l 1 功能：阐述了工作流管理系统体系结构及该结构各重 要软件构件的功能。 第3 章，工作流元模型；分析了工作流元模型的研究现状，并提出了一个三 维工作流元模型。对过程元模型、组织元模型和数据元模型，分别给出了定义与 描述。最后，对此元模型设计与其他元模型进行了比较。 第4 章，工作流元模型的柔性实现；分析了工作流系统的柔性问题。然后在 第3 章给出的三维元模型的基础上，增加了对元对象( 过程、角色、数据等) 动 态特征的描述，对过程元模型、组织元模型、数据元模型分别给出了柔性设计。 第5 章，柔性的三维元模型在h d p d m 系统中的应用与实现：是对第3 、4 章理论内容的实例化验证，介绍了h d p d m 系统中的工作流管理，包括过程管理、 组织管理和数据管理。 第6 章，总结与展望；对全文进行了总结，归纳了本文研究的内容和成果， 对将来的工作提出了展望。 山东师范入学破1 7 学位论文 第2 章工作流管理系统基础知识 本章从工作流、工作流管理系统晌定义出发，概述了工作流系统的体系结构 及建模技术，并探讨了几种工作流系统的分析方法。 2 1 什么是工作流 首先我们来看一下什么是工作流，对工作流的概念，不同的研究者和工作流 产品供应商有着不同的定义。 w f m c 给出的定义l jj ：工作流是类能够完全或者部分自动执行的经营过 程，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传递、执 行。 i b m 的a l m a d e n 研究中心给出的定义2 j ：工作流是经营过程中的一种计算 机化的表示模型，定义了完成整个过程所需的各种参数。这些参数包括对过程中 每一个单独步骤的定义、步骤m 】的执行j l 顷q - ：、条件以及数据流的建立、每一步骤 山谁负责以及每个活动所需要的f 、i 用程序。 p e o p l e s o f t 公一j 给出的定义b j ：工作流足个t l = | 米实施经营过程实践的机制。 g e o r g a k o p o u l o s 给出的定义p 】：工作流足将组任务( t a s k ) 组织起来完成 某个经营过程。 以上各种定义，虽然表述方式略有不同，但是对其都有一个共同的理解，那 就是工作流是企业经营过程的计算机实现。本文采用的定义是【2 】：工作流是一种 能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卜- 实现经营过 程集成与经营过程自动化而建立的呵由工作流管理系统执行阶i k 务模型。从工作 流的定义中我们可以看出： 1 ) 工作流是一个模型，是经营过程模型，是对所有经营过程的抽象拙述， 而不是某次具体经营活动。 2 ) 工作流描述的过程模犁，是在信息模型基础之上的，是- , c o 更高层次的 对信息的描述模型。 工作流的目的是把企业经营过程用计算机来完成，用来规范企业的经营过 程，那么什么是过程和企业的经营过程呢? 过程的定义是 4 1 ：为完成企业某个经营目的( 或任务) 而进行的一系列逻辑 桐火活动的集合，这些活动也可以称为任务项。企业的经营过程就是企业运行的 所有过程。这些过程不足狭义的定货、销售的过程，而是广义的过程，比如设计、 基丁三维元模型构造的柔性j 作流的研究与实现 制造过程。企业经营过程是在企业人员的参与下，利用企业资源，按照预先确定 的规则，在参与者和组织机构之间进行文挡、信息、任务的传递和处理，从而实 现预定的经营目标。由此可见，企业的经营过程是由一组相互关联的活动组成。 为了让计算机能自动执行这组活动，我们必须明确这个经营过程由哪些活动组 成，活动之间的联接关系是什么，每个活动由 1 么人完成，完成的方式是什么。 图2 1 给出一个制造业中关于零件的设计、审批和发放的过程，以帮助对工 作流概念的理解。此过程的目标是，设计人员设计的图纸，根据预先定义的审批 步骤，完成确定设计的审批过程。其中方框表示的是一个任务或活动，箭头表示 不同任务流转关系。 幽2 1零件设计审批幽 2 2 什么是工作流管理系统 2 。2 。1 工作流管理系统定义及功能 w f m c 给出的工作流管理系统的定义是i 】j ：工作流管理系统( w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) 是个软件系统，它完成工作流的定义和管理， 并按照在计算机中预先定义的工作逻辑推进工作流实例的执行。在这早我们。j _ 以 理解，工作流管理系统就是一个保证企业经营过程由计算机自动执行的软件系 统，是支持工作流流程定义和流程运行的软件环境。 根据实际背景的需求，工作流管理系统可以用来定义与执行不同覆盖范围 ( 如全企业、企业间等) 、不同时间跨度的经营过程。按照经营过程以及组成活 动的复杂程度不同，工作流管理系统可以采取很多实施方式。不同实施方式中， 所应用的信息技术、通信技术和支撑系统结构会有很大差别。 虽然不i 司的工作流管理系统具有不同的应用范围和不同的实施方式，但仍有 许多共同特征。抽象考察工作流管理系统，可以发现，通常工作流模型分为三个 阶段执行，分别是：模型建立阶段、模型实例化阶段、模型执行阶段。这三个阶 段是相互关联的。模型建立是模型实例和执行的基础，同时通过模型的实例化和 执行，反过来优化过程模型。一个工作流管理系统不管规模如何，都包含了以下 三个功能p j ： 1 ) 模型建立功能。主要包括企业经营过程的抽象，用形式化的语言来描述 企业经营过程活动的定义以及活动间的关系。 2 ) 模型执行阶段控制功能。在一定的运行环境下，实例过程模型，并执行 工作流实例，完成过程中每个活动的排序和调度功能。 山东师范大学硕士学位论文 3 ) 执行阶段的人机交互功能。各种活动执行过程中用户和应用工具的交 互。 图2 2 为三个功能之间的关系： 建立阶段 过程设计与定义 运行阶段 过程实例化与控制 运行阶段 劁2 2上作流哲理系统功能天系 2 2 2 采用工作流管理系统优点 由于工作流是使企业的经营过程自动执行，企业采用t 作流管理技术后，和 传统的经营过程相比，具有以下优点 2 , 4 1 ： 1 ) 改变按功能来配置人员的组织结构，变为按主要业务流程来配置组织结 构，缩短业务处理时间，提高对市场响应能力。 2 ) 提高了企、l p 管理的规范化程度，同时可以根据工作流模型实例的分析， 找出其中不足，不断改进工作流程。 3 ) 减少了信息传递的时间，提高了信息交流的速度，可更好的在各企业间 形成快速b 向应市场的链网。 4 ) 降低了管理成本，避免不必要和重复的工作，提高了工作人员的工作效 率。 5 ) 改进工作质量，如自动完成某个任务所需要的相关信息，从而提高客户 服务质量。 6 ) 在最大程度上集成企业的现有信息资源，实现资源的充分利用。 另外，工作流管理系统在工作流模型的基础上进行企业的业务过程运行，意 味着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，发展到一个建立在工作流模型上，按照预先定义好的规则进行执行，并且对 于执行的结果可随时进行监控和评价的规范化阶段。 基于三维元模型构造的柔性工作流的研究与实现 2 2 3 工作流管理系统分类 考虑目前的工作流产品市场，可以根据工作流所实现的业务过程、底层实现 技术及任务项传递机制这三种分类方法对工作流管理系统及其产品进行分类 口，) ，6 】。根据所实现的业务过程，工作流管理系统分为： 1 ) 管理型工作流；这类工作流中的活动可以预先定义，并且任务执行规则 简单。比如学生选课流程，论文学位申请流程，或在管理领域系统中， 如办公自动化系统等。 2 1 生产型工作流；实现重要的业务过程的工作流，与管理型工作流相比， 生产型工作流一般应用在规模大，复杂的和异构的环境中，整个过程会 涉及到许多不同的人和不同的组织。比如产品数据管理系统中的文件签 署过程。 3 ) 设定型工作流；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，有时甚至是只出现一次的情况。 4 ) 协作型工作流；参与者和协作的次数较多，在一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。 根据底层实现技术，工作流管理系统分为： 1 ) 以通信为中心；以电子邮件为底层的通信机制，它适合于协作型工作流 和不确定型工作流。 2 ) 以文档为中心；基于文档路由，比如一些基于表格的管理型工作流，它 同外界应用的交互能力有限。 3 ) 以过程为中心；这种工作流系统对应生产型工作流，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。 根据采用的任务项传递机制，工作流管理系统分为： 1 ) 基于文件的工作流系统；以共享文件的方式来完成任务项传递。 2 ) 基于消息的工作流系统；通过用户的电子邮件系统来传递文档信息。 3 ) 基于w e b 的工作流系统；通过w w w 来实现任务的协作。 4 ) 群件与套件系统；依赖自己系统的应用基础结构，如消息传递、目录服 务、安全管理、数据库与文档管理服务等，本身构成一个完整的应用开 发环境。 2 3 工作流系统参考模型 模型( m o d e l ) 是对现实系统的抽象，工作流模型是对现有工作流产品系统 的一个抽象描述。 6 山东师范大学硕士学位论文 2 3 1 工作流管理系统体系结构 工作流管理系统体系结构的提出，是为了简化工作流管理系统的设计、实现 和管理，用于描述在构建、使用和管理工作流管理系统中各构件的相互关系。如 图2 3 所示，给出了w f m c 提供的工作流管理系统体系结构【”，这个体系结构图 描述了工作流管理系统所应该具有的功能特征，可以为不同的工作流产品互操作 提供一个公共的平台。 上 作 流 应 用 数 据 图2 - 3 工作流管理系统体系结构图 需要说明的是，此体系结构与具体的实现技术、具体的软硬件环境无关，是 一个功能体系结构。它主要由三类构件组成： 1 ) 软件构件；完成工作流管理系统不同组成部分的功能实现，如过程定义 工具主要用来实现工作流过程模型的定义，工作流引擎用来实现任务的 执行，任务管理器用来实现个人任务的管理。 2 ) 系统控制数据：工作流管理系统中一个或多个软件构件使用的数据，包 括过程定义中需要使用的用户角色模型，过程定义后的过程模型数据， 个人任务列表等等。 3 ) 应用与应用数据；这些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，它们被工作流系统集成或调用来完成整个或部分工作流管 理系统的功能。 2 3 2 工作流系统参考模型 工作流管理系统的执行，常常涉及到和其它应用系统和数掘的集成和交互， 基于三维元模型构造的柔性工作流的研究与实现 所以对它的开发是一个长周期的系统开发过程。在这个开发过程中，应用系统要 经过不断的迭代，才能不断地接近系统开发的目标。在迭代的开发过程中，要不 断抽取系统的公共处理和操作，进一步抽取成软件构件，以及描述其相互关系， 使其具有一般特性。w f m c 提出的工作流系统模型具有代表性，它是工作流系统 结构的通用描述，其中总结了工作流系统的主要部件和相关接口。如图2 - 4 所示 为工作流系统参考模型【7 j ： 温阻管理工具r 一 过程定义工具 匿吾 工作流a p i 与交换格式 工作流执行服务 其他丁作流 接口4 l 执行服务 l 接口3 工作流机直接 调用的应用 幽2 4 工作流系统参考模型 该模型说明工作流系统的核一1 1 , 是工作流执行服务，执行服务确保按照正确的 次序由正确的人执行正确的活动，下面简单介绍这个模型中每个组件的功能： 1 ) 工作流执行服务；工作流执行服务是工作流系统的心脏。该组件用于创 建新的过程。工作流执行服务借助一个或多个工作流引擎( 提供一个过 程实例运行时环境的软件服务，也称为工作流机) ，解释过程定义的全 部或部分活动描述，并同外部的应用程序进行交互完成工作流过程实例 的创建、执行和管理；还可为用户生成有关的任务项等，为工作流执行 提供了一个运行时环境。 2 ) 过程定义工具；w f m c 使用的“过程定义工具”一词，可理解为包括三 部分：过程定义工具、资源分类工具和分析工具【8 。过程定义工具用于 对一个过程进行描述，在许多工作流管理系统中，使用不同的方式表达 过程。资源分类工具可对执行工作流时所需的资源进行分类，以便更好 的将资源分派给过程。分析工具可对工作流管理系统各项指标、性能进 行分析。 3 ) 工作流客户端应用程序；一般用户通过工作流客户端应用程序与工作流 系统交流。在过程实例运行过程中，每一个任务都称为一个工作项，它 羔一 接一 山东师范大学硕士学位论文 包括对处理任务的要求。比如完成时间期限，以及需要处理的数据对象， 条件变量等。工作流管理系统为每个用户维护一张任务列表( w o r l d i s t ) ， 是工作流客户端应用程序的一部分，表示当前该用户需要处理的所有任 务，已经完成的任务，未接收的新任务。 4 ) 被调用的应用程序：指在工作流实例运行过程中要被调用的应用程序， 任务的执行要启动一个或多个应用程序，它们不构成工作流管理系统的 一部分，因为它们与实际的工作执行相关。但它们确属于工作流系统， 应用程序由工作流引擎启动以完成特定任务，在过程定义时，定义了这 些应用程序的详细信息，例如应用程序类型，所在系统地址等。 5 ) 其他的工作流执行服务：工作流系统可能含有几个工作流引擎。它们都 接受相同的管理且使用相同的工作流定义。同时，若干个独立的工作流 系统之间的相互链接也是可能的。这就意味着几个工作流系统的执行服 务也相互链接，即工作流互操作性。 6 ) 管理及监控工具；该一r ：具功能是对工作流管理系统过程实例运行过程的 状态监控和管理。它可分成两部分，一部分负责工作流运行管理，覆盖 了所有与工作流管理相关的操作。另一部分负责工作流的记录和报告， 在工作流执行期间的许多方面的信息都i 】被记录和存储下来。 除了以上组什，该模型还包括以下5 个接u ： 接门1 ：工作流过程建模与执行问的接口；包括了模型对象建立解释和 对工作流模型检索的操作，过程模型对象读，写操作。 接口2 ：工作流服务与客户应用之间的接口：完成客户对工作流实例管 理，过程状态管理，任务列表管理，应用程序激活。 接口3 ：工作流引擎与调用的应用程序之问的接口；这个接口主要完成 过程执行前向应用程序提供数据，执行后从应用程序中获取数据的功 能，提供工作流应用程序数据和地址，以及应用程序地址等。 接口4 ：两个工作流管理系统之问的互操作接口；前面讨论的工作流接 口功能也适合于此接口。 接口5 ：工作流服务和工作流管理工具之间的接口：此接口包括对工作 流中用户管理、角色管理、状态管理、审核管理等功能。 在创建一个基于工作流管理系统的信息系统中，接口3 和接口4 特别重要， 前者和工作流系统中的应用程序控制密切相关，后者涉及独立的工作流系统之间 的案例( 或部分案例) 交换，其他的接口则由工作流系统自身使用。 2 3 3 工作流模型和建模工具 工作流模型的建立是对现实业务的抽象过程，它应该包含描述一个能够由工 基于三维元模型构造的柔性工作流的研究与实现 作流执行服务软件系统执行的过程所需要的所有信息。过程及建模工具就是为工 作流管理系统实现这一个功能提供的手段。具体来说这个工具的主要功能是为用 户提供一种对实际业务过程进行分析、建模的方法，并生成一个能被计算机所处 理的形式化插述的业务过程。 在许多工作流管理系统中，使用了不同的方式建立模型。建模工具可以是图 形化描述语言和基于规则的高级描述语言，它的基本功能包括如下要素： 建立过程定义的能力( 名字、描述、日期、版本、组件等) ； 用a n d s p l i t 、a n d - j o i n ，o r s p l i t 、o r - j o i n 这样的图形组件，对顺序、 并行、选择和迭代路由进行建模的能力； 版本管理的支持； 过程中使用的属性的定义； 任务定义： 过程定义的( 语法) 正确性的检查，以及遗漏或不1 致性的追踪。 相对于其他内容，工作流建模理论的研究相对滞后，还没有形成比较系统的 理论体系，而且建模工具也比较繁多，w f m c 给出的是工作流定义语言w p d l ( w o r k f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g e ) ，但是非图形化的过程定义很难表达上 下文的含义以及控制策略，所以，更常用的还有很多其他的建模型方法，比如基 于活动删活、基于p e t r i 列、基于语言形为理论、活动与状态图等。另外，近几 年，也有很多人致力与u m l ( 统一建模语言) 的研究。 随着应用与研究的发展，建模工具会越来越完善，未来的工作流的描述应当 基于具有丰富语义表达功能的建模方法。这个方法应当具有清晰性、一致性、易 表达性和可扩充性，应当能足以表达步骤、循环、分枝、条件、路径选择、任务 分配、时间、调度和约束条件，其语义应当能够定义控制流、数据流、资源流， 并且能够定义策略来处理这些流的中断。 2 4 工作流的执行 一般对工作流的实施分三个阶段，过程建模阶段、过程实例和过程执行阶段。 在本文中我们把过程建模后的工作流称为工作流模板，工作流模板经过实例化后 的工作流称为工作流实例或者工作流，工作流模板中的活动实例称为后活动实 例，也称为工作流任务或节点。在过程建模过程中，我们可以只需要确定当前工 作流模板由哪些活动组成，活动与活动之间的前后关系是什么：不需要指定当前 活动执行者及关于活动的其它相关信息。为文档引用一条工作流模板并具体确定 执行者、流转规则、资源等相关信息，这就是工作流过程实例的过程。然后由工 作流机根据流程的起始执行条件，以及活动之间的转换规则，流程终止条件，在 1 0 山东师范大学硕士学位论文 执行者之间实现任务的自动传递，实现计算机化的流程的自动执行。 对于工作流模板和工作流实例，我们可以用图2 5 工作流模板和工作流实例 表示出它们之间的区别： 设计 执行者n 骜嘣弘掾n 校对 执行者w 数据刑象n 工作流# 激 审查 执行者g 数据对象f l 审核 执行者z 彰崮撇n 图2 - 5 工作流模板与实例 2 4 1 过程实例的建立 会签 执行者x 数据对象n 批准 执行者y 数据对象n 通常，数据对象的创建者或者文档的设计者没有权限为自己创建或设计的对 象指定工作流，工作流的指定是由具有一定权限的角色来完成的，在这里我们称 其为建模工程师。 ：作流实例就是为一个需要审批的文档指定一条确定的工作流的过程，可以 通过工作流引擎来完成。当用户需要刈某文什建立工作流时，发出建立工作流 请求，由建模工程师利用建模工具，指定一条工作流模板，调用系统组织模型数 据、资源模型数据，完成对工作流模板的实例，也就是为某一数据对象建立了一 条工作流。 当实例化一条工作流后，对这条工作流的描述包括了工作流基本描述信息， 如要审批的数据对象信息、工作流创建者、创建日期、有效期开始时问、结束时 间等。对其描述如表2 1 所示。 表2 1 工作流基本信息( w f i n f o ) 描述 语法! 1 鹅龉旷 类型 w f i d 工作流i di n t e g e r w f t e m p l a t e i d工作流模板i di n t e g e r f i l e o b j i d 文件对象序号i n t e g e r c r e a t e d a t e 创建日期 t d a t e c r e a t o r i d 创建者i di n t e g e r v a l i df r o m 开始有效期 t d a t e v a l i dt