（管理科学与工程专业论文）工作流建模研究及在电子政务中的应用.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 ) 的一个分支，是一种反映业务流程的计算机模型，用于表 达活动及活动之间的变化过程。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 t c 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 wm 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。它根据一系列定义的规则，把文 档、信息或任务在参与者之间传递，以达到提高生产组织水平和提高效率的目的。 工作流模型是对工作流的抽象表示，是整个工作流技术的核心，它不仅要能准确 清晰地描述业务流程，而且还要实际可行和便于用户和设计人员理解。工作流模 型的重要部分是对业务过程的定义，即对工作流过程建模，包括组成过程的基本 活动以及活动之间的时序关系。过程建模是工作流建模的核心和基础，当前存在 多种工作流过程建模方法，其中利用u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 活动图对 工作流过程建模是一种重要的方法。w m e v a n d e r a a l s t 等提出的工作流模式不仅 能很好地描述工作流系统的业务需求，而且可以用来评价一个工作流系统的表达 能力及其可适用性。 本文主要的研究内容是：建立个灵活、易扩展的工作流模型，并提出了一 种基于扩展u m l 活动图的工作流过程建模方法。( 1 ) 在u m l 活动图中增加了 表达活动与外界、活动与活动之间进行交互的事件元素，并扩展了活动事件触发 和活动转移机制，有效的描述活动与活动之间的控制关系，也增强了过程模型与 外界的交互能力；( 2 ) 通过采用u m l 自身的扩展机制，对u m l 活动图基本符 号进行扩充，并给出相应的语义和执行规则，增强了u m l 活动图在工作流过程 建模中的表达能力，可以方便地对一些常见工作流模式建模。 文章首先对工作流技术的研究现状和发展趋势进行了深入分析，研究了工作 流的基本理论和相关技术，分析了工作流管理联盟的工作流元模型，提出了一个 支持动态特性的过程元模型，并结合实际情况，对工作流元模型、工作流定义语 言作了适当的改进和扩展，基于该元模型，工作流模型具有人机交互能力，更具 表现力和灵活性；总结了当前流行的工作流建模方法，设计完成了一个基于工作 山东师范大学硕仁学位论文 流技术的电子政务应用软件系统，该系统使用u m l 活动图进行过程建模。最后 就如何实现在实际系统中的应用问题进行了具体分析，研究完成了针对电子政务 系统的工作流模型以及将其该模型应用于电子政务系统的课题。 关键词：工作流，工作流模型，工作流过程建模，u m l ，u m l 活动图 电子政务 分类号；t p 3 1 1 h 山东师范大学硕t 学位论文 a b s t r a c t a sab r a n c ho f t h ec o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ( c s c w ) ，t h ew o r k f l o w t 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 tr e f l e c t sb u s i n e s sp r o c e s s e s ，a n di ti su s e dt o e x p r e s st r a n s f o r m a t i o np r o c e s sa m o n ga c t i v i t i e s i n1 9 9 3 ，t h ew o r k f l o wm a n a g e m e n t c 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 ew o r k f l o wt e c h n o l o g yb e g i n st o e n t e rr i p es t a g e t h ew o r k f l o wm a n a g e m e u ts y s t e m ( w t m s ) p l a y sa ni m p o r t a n tr o l et os u p p o r t d e f i n i t i o n , e x e c u t i o na n da d m i n i s t r a t i o no ft h ew o r k f l o wt h o u g ht h ec o m p u t e r t e c h n o l o g y , w h i c hi m p r o v e st h el e v e lo fp r o d u c t i v eo r g a n i z a t i o na n de f f i c i e n c yb y t r a n s m i t t i n gd o c u m e n t s ，i n f o r m a t i o no ft a s k sa m o n gt h ep a r t i c i p a n t sa c c o r d i n gt oa s e r i e so fd e f i n e dr u l e s t h ew o r k f l o wm o d e li st h ea b s t r a c t d e s c r i p t i o no ft h e w o r l f f l o w , a n dt h ec o r eo f t h ew h o l ew o r k f l o wt e c h n o l o g y , i ts h o u l dn o to n l yd e s c r i b e t h ew o r k f l o we x a c t l ya n dd i s t i n c t l y , b u ta l s ob ef e a s i b l ea n de a s yt ou n d e r s t a n db yt h e u s e i a n dd e s i g n e r t h ec o r eo fw o r k f l o wm o d e li st od e f i n eb u s i n e s s p r o c e s s ， i e m o d e l i n go fw o r k f l o wp r o c e s s ，w h i c hi n c l u d e se s s e n t i a la c t i v i t i e st h a tc o n s t i t u t e p r o c e s sa n do r d e r i n gr e l a t i o nb e t w e e na c t i v i t i e s t h ep r o c e s sm o d e li sk e yt o w o r k f l o wm o d e l c u r r e n t l y , t h e r ea l em a n ym o d e l i n gm e t h o d so fw o r k f l o wp r o c e s s ， i nw h i c hm o d e l i n gb u s i n e s s p r o c e s sb yu m la c t i v i t yd i a g r a m s i sa ni m p o r t o n e w o r k f l o wp a t t e r n so fw m p v a n d e r a a l s ta r eu s u a l l yu s e dt od e s c r i b et h e b u s i n e s sp r o c e s s ，a n da l s oa r eu s e dt oe v a l u a t et h ee x p r e s s i v ea b i l i t ya n ds u i t a b i l i t yo f aw o r k f l o ws y s t e m t h er e s e a r c hp u r p o s eo ft h et h e s i sj s ：t op u tu paf l e x i b l ea n de x t e n s i b l e w o r k f l o wm o d e l t h e r e f o r e ，t h ea u t h o rp u t sf o r w a r dam o d e l i n gm e t h o do fw o r k f l o w p r o c e s s ，w h i c he x t e n d su m la c t i v i t yd i a g r a m ( 1 ) e l e m e u to f e v e n ti sa d d e di nu m l a c t i v i t yd i a g r a m ，w h i c hc a nt a k ep a r ti ni n t e r a c t i o nt oo u t s i d ea n de x t e n d m e c h a n i s mo fe v e n tt r i g g e ra n da c t i v i t yt r a n s f e r i tc a r ld e s c r i b ea c t i v a t i o no fa c t i v i t y a n dc o n d i t i o no ft r a n s f e r ，a n dc a ni n c r e a s ei n t e r a c t i v ec a p a b i l i t yb e t w e e np r o c e s s m o d e la n do u t s i d ee n v i r o n m e n t ( 2 ) w ee x t e n dt h eb a s i cu m l a c t i v i t yd i a g r a m i i i 山东师范大学硕j 学位论文 n o t a t i o n su s i n gu m le x t e n d e dm e c h a n i s ms ot h a tt h ee x t e n d e da c t i v i t yd i a g r a mi s m o l ee x p r e s s i v ea n di sm o r ec o n v e n i e n tt ov i s u a l i z es o m ew o r k f l o wp a t t e r n s f i r s t l y , t h et h e s i sd e e p l ya n a l y s i z e st h ew o r k f l o wt e c h n o l o g y ，a sw e l la si t s i n f r a s t r u c t u l e w o r k f l o wm e t a m o d e lo fw f m ci sa n a l y z e d a c c o r d i n gt or e a lc a s e s ， a n dm o d i f i c a t i o n st ot h em e t a - m o d e la n dw o r k f i o wd e f i n i t i o nl a n g u a g ea r ei n t r o d u c e d t h et h e s i sg e n e r a l i z e st h ep o p u l a r m o d e l i n gt e c h n o l o g ya n dr e a l i z i n gt e c h n o l o g y o fw o r k f l o ws y s t e m ，p u to u tam o d e l i n gm e t h o df o re - g o v e r n m e n ta p p l i c a t i o n s o f t w a r e s y s t e m b a s e do nw o r k - f l o wt e c h n o l o g y , a n dw h i c hd e s c r i p t st h eb u s i n e s s p r o c e s sb yu m la c t i v i t yd i a g r a m s a tl a s t ，w ea n a l y s i z e ss o m es p e c i f i ci s s u e so nh o w t oc a r r yo u tt h em o d e li nr e a l i s t i cs y s t e m ，a n df i n i s h e dt h ea p p l i c a t i o nu s i n go u r w o r k f l o wm o d e li ne - g o v e r n m e n ts y s t e m k e y w o r d s ：w o r k f l o w , w o r k f l o wm o d e l ，b u s i n e s sm o d e l i n g ，u m l ，u m la c t i v i t y d i a g r a m ，e g o v e r n m e n ta f f a i r ss y s t e m c l a s s i f i c a t i o n ：t p 31 1 i v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 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( 注；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已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 躲乡了多狐 字： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、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。本人授权堂 圭t 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) 躲矽尹生认 签字日期：2 0 0 7 年4 月t o m 导师签字： 签字日期：2 0 0 7 年辱月，瑁 山东师范人学硕 ! 学位论文 第1 章绪论 本章首先阐述了工作流技术和电子政务的发展及研究现状，文章的课题由 来、研究意义，然后给出了本文所做的主要工作及论文的创新点和组织结构。 1 1 研究背景 工作流技术是目前计算机应用领域的一个研究热点，运用工作流技术，政 府机关和企事业单位可以对其业务过程建模并且控制这些过程的执行。工作流 管理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 dc o o p e r a t i v ew o r k ，简称 c s c w ) 中的一个重要领域【l i o 工作流管理联盟( w f m c ) 对工作流的定义是一类能 够完全或者部分自动执行的业务过程，它根据一系列过程规则，使得文档、信 息或任务能够在不同的执行者之阳j 传递与执行2 1 。工作流管理系统( w f m s ) 是一 个软件系统，它完成工作流的定义与管理，并按照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i l 】。由此可见，在工作流技术中，关键问题之一 就是为工作流过程建模，即对业务过程的抽象表示，工作流模型的好坏对于整 个工作流管理系统性能来说意义重大。进行电子政务工作流系统的研究很有现 实意义，政务系统工作流为实施电子政务工程，实现业务处理的自动化、实时 化，管理模式的科学化、规范化，办事程序的高效化、合理化创造了条件。 1 2 研究现状 1 。2 1 工作流问题的起源和研究现状口町 一工作流问题的起源 工作流是从英文单词w o r k f l o w 翻译而来。单词w o r k 表示工作或者任务， 单词f l o w 含义是流动、流程等。f l o w 反应了一种变化以及变化的过程，它本 身的含义比较抽象，但是当它与某个具体的过程相联系时就有了具体的含义。 在企业的经营管理和生产组织中，用活动以及活动之间的变化的过程表示的业 务流程就是工作流。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。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 山东师范大学硕仁学位论文 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 和企业竞争力的目标。按照工作流应用系统的特点，可以将工作流技术的发展 过程分为以下几个阶段： 第一个阶段：工作流应用在特定的领域，如：图像处理及文档管理。在这 一阶段工作流和应用系统的体系结构是不可分割的，作为一个完整的应用，适 用的环境比较简单。 第二个阶段：工作流功能被分离出来，提出了流程定义的概念。系统提供 了可以描述流程的语言，用户可以对流程进行定义，但工作流面对的仍然具体 应用，不能独立出来，所提供的功能还不全面，性能和系统的结构也不够先进。 第三个阶段：工作流管理系统的概念被提出来，它以组件的思想提出了工 作流自动化的概念。工作流各个功能部分被清晰的分离出来，工作流管理系统 以“中间件”的形式作为开发平台提供给第三方软件商进行开发和应用。 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。这是一个由研究机构和企业 界共同组织的开放式、非盈利组织，其目标是通过开发公共技术和标准来促进 工作流技术的发展和应用，使工作流产品的提供商和用户都受益。w f m c 的成 立标志着工作流技术成为了计算机技术的研究领域的一个独立分支，它的研制 标准、规范、概念和术语等也得到了普遍承认。 现在，对工作流的技术研究以及相关的产品开发己经进入了更加繁荣的阶 段，尤其是i n t e m e t 的日益普及的情况下，更多更新的技术被集成进来，工作流 管理系统就成了现实企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，工作流管理技术被运用到了如产品数据管理 ( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p d m ) 系统，办公自动化系统，电子政务，企业资 源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ，e r p ) 系统等中。 二工作流技术的研究现状 目前工作流技术的主要研究可以分为以下三个方面： 第一、工作流的理论基础，包括工作流管理系统的体系、模型与定义语言( 工 作流的建模方法、工作流模型的形式化表示、工作流定义语言) 等的研究。 第二、工作流的实现技术，包括工作流的事务特性、各种先进软件技术的 山东师范大学硕j ：学位论文 应用、工作流仿真。这方面研究工作的目的是提高工作流管理系统的性能，尤 其是提高工作流管理系统的可靠性及其在处理大规模复杂的且具有并行业务的 流程方面的能力。 第三、工作流技术的应用，包括工作流实施技术、在不同应用领域的应用( 如 在企业经营过程重组、并行工程、敏捷制造) 方法、应用软件集成等。这方面研 究的目的是发挥工作流管理系统的优势，为解决具体应用领域内的问题提供有 效实现手段。 其中工作流管理系统的体系结构、模型、定义语言和接口等方面的研究相 对来说比较薄弱，还有许多问题需要进一步探讨【3 】o 由此，本人通过对工作流 这一领域的理论研究，根据工作流管理系统的特点，着眼于工作流系统建模研 究，完成了基于工作流管理的电子政务应用系统开发这篇论文。 1 2 2 电子政务的发展和研究现状旬口1 人类进入2 1 世纪以来，信息网络时代的到来给国家政府部门的工作提出了 快捷、高效的要求。网络对于政府来讲不仅是一种高效的通信手段，而且是一 座沟通政府与社会各界的桥梁。从全球范围来看，推动政府部门办公网络化、 自动化、电子化，实现信息共享已是大势所趋。 一电子政务概念 电子政务是借助电子信息技术而进行的政务活动。 确切地说，电子政务( e - g o v e r n m e n tb u s i n e s sr e q u i r e m e n t s ) 是指国家各级政府 部门综合运用现代信息网络与现代数字技术，彻底地改变传统工作模式，实现 政务“四化”：办公自动化、政务科学化、管理一体化、决策科学化。它包括两 方面：一个是政府内部的信息化建设，包括办公自动化，传统的政府办公自动 化是政府内部的以辅助办公为主的应用系统。这种系统是封闭的、专有的、分 散的，通常各部门系统之间没有数据和业务的交流，其服务对象是政府内部的 办公人员。另一方面是政府面向社会，面向公众，政府各部门间通过网络信息 平台提供政务服务1 8 1 。 二国内外电子政务发展及研究现状 建立电子网络政府，推动电子政务的发展，是一种世界性潮流，也是电子 信息技术应用于政府管理的必然趋势。国外“信息高速公路”的建设，是从2 0 山东师范火学硕i ：学位论文 世纪7 0 年代开始的，到9 0 年代，电子政务在一些国家得到了快速发展。面对 全球范围内的国际竞争和知识经济的挑战，世界各国政府都把电子政务作为优 先发展的战略。 美国是较早倡导和推动电子政务建设的国家，2 0 0 0 年9 月美国开通了“第 一政府”网站。目前，美国国家政府以及所有的州级政府全部实现上网，而且 几乎所有的市级政府部门也已经建立起自己的网站。美国政府网站的内容非常 丰富，据初步统计，目前已能够提供2 7 种功能。使普通用户可以快捷获取各种 有关信息。美国在2 0 0 3 年1 0 月以前实现政府办公的无纸化作业，以使美国公 民与其政府的互动关系实现电子化。 据英国国家统计局的报告显示，目前，英国成年网民中，有1 8 的人在使 用政府机构网站获取服务或官方文件等信息，政府机构网站的总数己达1 0 0 0 多 个，每星期的访问请求超过了2 0 0 0 万。2 0 0 0 年1 2 月开通的“英国在线”，己 经整理了1 0 0 0 多个政府机构网站的信息，帮助用户迅速、方便地寻找所需要的 网站，以获取关于就业、理财、旅行、生活等方面的政府信息与服务。 新加坡1 9 8 1 年开始发展电予政务，目前其电子政务的发达程度已备受世人 瞩目，许多国家都效仿新加坡的电子政务发展模式。新加坡的电子应用每年可 为其政府节省大量的资金。据了解，到2 0 0 1 年7 月，新加坡电子政府已可以为 其公民提供2 0 0 项以上的电子政务服务。目前，普通公民在家里通过政府的“电 子公民中心”网站，几乎可以完成各种日常事务，如申请报税、查询自己的社 会保险账号余额、为新车挂牌照等业务。 综观发达国家电子政务发展的状况，我们可以看到电子政务的发展应与政 府改革紧密地结合，在电子政务开发中，国家政府需要制定统一的规划和技术 标准，以此来规范电子政务的发展，注重实际应用，并把为企业、公众服务、 实现资源共享放在重要地位；在具体实施方面，发达国家普遍实行分阶段实施 的策略，由简单到复杂，由易到难。 然而，与其他发达国家的电子政务相比较，我国的电子政务则刚刚起步， 电子政务的理论和政策研究应用还处于探索阶段，有关电子交易、电子签名和 电子支付等方面的法律还有待进一步完善。2 0 0 3 年，在关于我国电子政务建 设的指导意见以及电子政务工程技术指南等有关发展电子政务方针、政 山东师范人学硕 学位论文 策以及技术规范等的指引下，我国的电子政务的建设逐步步入统一的轨道。目 前我国已有2 2 0 0 多个政府的网站推出了各种网上办公业务。一些政府功能的网 上典型应用已初步得到推广并收到成效，如中国人民银行的网上支付、教育部 的网上教育、劳动部的就业信息网等等。北京、上海、深圳、广州等一些发达 城市及青岛、南海等电子政务示范工程城市纷纷提出实现政府面向企业和市民 的网上审批、管理和服务，政府内部则初步实现电子化和网络化办公，建成体 系完整、结构合理、高速宽带、互联互通的电子政务网络体系，最终建成共享 的信息资源库，全面开展网上交互式办公。 1 3 研究目的 电子政务是通过网络提供的政府服务系统，它提供政府各部门间、政府与 企( 事) 业间，与社会公众间的业务处理。它是提高政府的办公效率的重要手段， 其主要目标之一是实现政府内部的公文流转和信息共享，也就是希望利用计算 机技术，在网上实现业务过程的自动流转，希望网上办公系统不仅能够解决办 公过程中某个独立环节的业务问题，而且能够将过程中的所有环节衔接起来， 使得上一个环节的业务处理结果能自动流转到下一环节以便利用或处理。而这 正是工作流技术要解决的最基本的问题。 随着我国信息产业的飞速发展与国内企业的技术进步，我国的工作流产品 市场必将是巨大的。我国政府部门正在大力实施电子政务系统，这对工作流产 品的发展必将起极大的推动作用。把工作流技术应用到电子政务中，不仅可以 提高政府的办公效率，促进政务公开，还可以帮助政府各部门进行业务流程分 析，进行政务流程再造，即把各个部门的各个工作环节贯穿在一起，从而优化 政务流程。因此，对工作流技术的研究及如何使它与电子政务系统有效地结合 是有非常重要意义的。本课题着重对电子政务系统中应用工作流建模进行探讨， 其目标就是使政府部门只需专注整个流转逻辑，直观、轻松地定制工作流系统。 1 4 论文的研究内容 本文对基于扩展的u m l 工作流建模进行了研究和探讨，主要创新点如下： 1 、本文根据工作流管理联盟( w f m c ) 的工作流参考模型建立了一个灵活、 山东师范大学硕七学位论文 易扩展的工作流模型，给出工作流过程元模型的建模规则和执行规则，并提出 了一种基于扩展u m l 活动图的工作流过程建模方法。 2 、给出过程元模型的形式化定义 在u m l 活动图中增加了表达活动与外界、活动与活动之问进行交互的事 件元素，并扩展了活动事件触发和活动转移机制，有效的描述活动与活动之间 的控制关系，增强模型与外界交互的能力及事件响应机制，使工作流过程模型 更加清晰，使模型定义阶段的描述与实现阶段的控制相一致 3 、介绍了常用的工作流模式，并扩展了u m l 对其建模。通过采用u m l 自身的扩展机制，扩展u m l 活动图给出上述元模型的活动的扩充、转换的扩 充、控制元素的扩充，并给出相应的语义和执行规则。通过以上对u m l 活动 图的扩展，大大增强了活动图在工作流过程建模中的表达能力，可以方便地对 一些常见工作流模式建模。 4 、实现了工作流管理技术与电子政务系统的整合。将工作流模式应用于电 子政务，从理论和实践两个方面论述了工作流技术在电子政务系统中的应用过 程与应用价值。 本文共分为六章，各章内容概述如下： 第一章绪论：介绍了课题的选题依据和目前国内外的工作流及电子政务的 研究现状，并叙述了本文的主要创新点和研究内容。 第2 章综述工作流管理系统的基础原理，包括它的定义、功能、分类等， 分析工作流的体系结构、参考模型及执行过程，分析了当前的工作流建模方法， 提出运用u m l 活动图建立工作流系统模型。 第3 章介绍了统一建模语言u m l 的建模机制及建模过程，对u m l 活动 图的建模方法进行了详细的阐述，深入细致的分析了活动图的建模能力。 第4 章基于扩展的u m l 工作流系统建模。本章介绍了常用的工作流模式， 并扩展了u m l 对其建模。详细介绍用u m l 的扩展机制构建出一套适用于工作 流建模的元模型，提出一种基于扩展u m l 活动图的工作流建模方法。总结出 上述元模型在工作流建模中的实际工作内容和实施步骤，给出过程元模型的形 式化定义和基于扩展u m l 活动图的建模方法、建模元素及建模规则，并作具 体的分析。 山东师范大学硕 学位论文 第5 章工作流建模研究及在电子政务中的应用。工作流的电子政务系统的 开发实现，对该系统的工作流管理部分通过u m l 的模型图来描述工作流的执 行过程，从理论和实践两个方面论述了工作流技术在电子政务系统中的应用过 程与应用价值。 第6 章总结与展望：对论文的研究工作进行总结，归纳了本文研究的内容 和成果并对将来的工作提出了展望。 山东师范人学硕十学位论文 第2 章工作流管理系统及建模方法 本章从工作流、工作流管理系统的定义出发，概述了工作流系统的体系结 构及建模技术，并介绍了几种工作流的建模方法，通过比较，本文引入了基于 u m l 的工作流的建模课题。 2 1 什么是工作流 工作流技术起源于2 0 世纪8 0 年代初，工作流( w o r k f l o w ) 是一个业务流程， 用于表达活动及活动之间变化过程。1 9 9 3 年工作流管理联盟( w o r k f l o w m 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。 工作流的概念是为提高工作效率的研究而产生的，目前尚无统一、明确的 定义。下面列举一些有代表性的定义，它们分别从不同的角度对工作流概念进 行了描述，可以对工作流的一些基本特征有一定的理解。 工作流管理联盟的定义9 l ：工作流是一类能够完成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。 g i g ag r o u p 的定义1 0 1 ：工作流足经营过程中可运转的部分，包括任务的信 息流、评价与控制任务的跟踪、报告机制。 i b ma l m a d e nr e s e a r c hc e n t e r 的定义【l l l ：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、步骤问的执行顺序、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的应用程序。 a m i ts h e t h 的定义【1 2 】：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，它可以用 各种形式来进行定义，包括在文件或电予邮件中的文本描述、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( 例如一个应用程序、一个数据库管理系统) 。 w m e v a nd e ra a l s t 的定义f 1 3 】：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x y 当且仅当x 在y 开始之前就己 山东师范人学硕 ：学位论文 经就绪。 以上各种定义，虽然表达方式略有不同，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【3 】：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。从工作流的定义我们可以看出： l 、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描述， 而不是某次具体的经营活动。 2 、工作流描述的过程模型，是在信息模型基础之上的，是一种更高层次的 对信息的描述模型。 与工作流的定义相关的一些概念： 业务过程( b u s i n e s sp r o c e s s ) ：企业或者机构为了个总的业务目标而进行 的一系列相关活动，这些活动的执行需要遵循一定的规则。 过程定义( d e f i n ep r o c e s s ) ：业务过程的形式化描述，用来支持系统建模和 运行过程的自动化。过程可分解为一系列的子过程和活动，其定义包括构成过 程的各活动以及各活动的关系、组织成员的角色、应用中的数据结构等。 活动( a c t i v i t y ) ：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。 2 2 工作流管理系统 w f m c 给出的工作流管理系统定义是【3j ：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。工作流管理 系统是“一种在工作流形式化表示的驱动下，通过软件的执行而完成工作流定 义、管理及执行的系统”，其主要目标是业务过程中各步骤( 或称活动、环节) 发 生的先后次序及同各步骤相关的相应人力或信息资源的调用等，进行管理而实 现业务过程的自动化【1 4 l 。 工作流管理系统为企业的业务系统运行提供一个软件支撑环境，非常类似 9 山东师范大学硕卜学位论文 于在单个计算机的操作系统，只不过工作流管理系统支撑的范围比较大、环境 比较复杂而已，所以也有人称工作流管理系统是业务操作系统( b o s - - b u s i n e s s o p e r a t i n gs y s t e mo 在工作流管理系统的支撑下，通过集成具体的业务应用软 件和操作人员的界面操作，才能够良好地完成对企业经营过程运行的支持。所 以，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。 可以这样认为，工作流管理系统是一个真正的各种i t 资源与人之间协调工 作的系统。参与者是系统的基本角色，是直接的任务分派对象。每个参与者可 以直接看到系统针对自己列出的“任务清单”，跟踪每一项任务的状态或继续一 项任务的执行。这样，参与者的任务分派和任务的完成状态可以被最大程度的 电脑化和受到控制。 虽然不同的工作流管理系统有不同的应用范围和不同实施方式，但是从更 高层次上抽象它们具有许多共同的特征，表现为所有的工作流都提供了以下三 种功能【3 】： 1 、建立阶段功能 定义建模工作流过程及其组成活动。通过利用工作流建模工具，完成过程 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，即过 程定义，或称为工作流模型。有些工作流管理系统允许在运行环境中动态地修 改过程定义。 2 、运行阶段的功能 在动态环境中管理工作流过程及运行过程中的各个活动。工作流引擎解释 工作流过程定义，创建和控制工作流实例，调度过程执行中的相应活动，分配 适当的人员与应用程序资源。工作流引擎充当现实世界中的工作过程和描述工 作过程的流程定义问的连接工作，并将控制结果反映到与人和应用系统的交互 上。工作流引擎是工作流管理系统的核心部件，根据实际的需要，可以分布在 不同的地点和平台上。 3 、执行阶段的人机交互功能 用户通过客户端部件和工作流引擎进行交互，工作流引擎维护系统中各个 用户工作项列表，表示该用户当前阶段需要处理的所有工作项。用户通过客户 1 0 山东师范人学硕n 1 - 学位论文 端部件查询并处理工作项，并向工作流引擎汇报处理结果与状态。 图2 - 1 说明了工作流管理系统的基本特征及主要功能之间的关系。 同工作流管理系统的3 个功能相对应，工作流管理系统在实际系统中的应 用一般分为3 个阶段，即模型建立阶段、模型实例化阶段和模型执行阶段。 圈2 - 1w f g s 豹三个主要功能域 如图2 2 所示：在模型建立阶段，通过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。 模型实例化阶段，给每个过程设定运行所需的参数，并为每个活动分配所需的 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。 图2 - 2 工作流管理系统实施阶段 山东师范丈学硕j ：学位论文 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。 2 3 1 工作流管理系统体系结构 随着对工作流产品需求的不断扩大，许多公司纷纷推出了不同的工作流产 品，这些工作流产品都有自己的特点，也有自己的协议和接口标准。为了建立 工作流的相关规范和标准，w f m c 提供了工作流管理系统体系结构“】，如图2 3 所示，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。 图2 - 3 工作流管理系统体系结构图 这个参考体系结构给出了抽象的工作流管理系统的功能组成部件和接口， 它能满足工作流管理系统和产品应该具有的主要功能特征，可为实现工作流产 山东师范人学硕i 坞。位论文 品之问的互操作提供公共的基础。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功能的实现，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， 任务表管理器用来实现个人任务的管理。 2 、系统控制数据：工作流管理系统中的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的功能。 2 3 2 工作流系统参考模型 工作流参考模型来源于对一般工作流应用程序结构的分析，并在此基础上 确定系统中各个构件之间的接口，这些接口可以使不同的工作流产品在不同的 结构层次上协同工作。所有的工作流系统都包含一系列公共构件，构件间采用 一套定义好的方法进行协作，不同的产品在这些公共构件中，会表现出不同的 处理能力。 为了实现不同工作流产品自j 的协同工作，需要在这些构件间制定一套标准 的接口和数据交换格式。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1 1 5 】： 图2 4 工作流系统参考模型 山东师范大学硕十学位论文 该模型说明工作流系统的核心是工作流执行服务，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： 2 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 0 0 1 ) 过程定义工具以计算机能够处理的形式进行过程的定义。它可以是形式化 的过程定义语占，对于一些简单的系统，也可以只是规定用户间信息传输的一 组路由命令。工作流定义工具应输出一个能被工作流机解释并执行的过程定义。 在工作流建模上，工作流管理联盟开展了两个方面的工作哆 1 、定义了一个元模型，所谓元模型一般是指描述模型的模型。这里的工作 流模型的元模型是用来描述工作流模型内在联系的模型。它用于描述工作流模 型内部包含的各个对象、对象之间的关系及对象的属性。这个元模型有利于建 立可以在多个工作流产品间交换信息的模型。 2 、定义了一套可以在工作流管理系统之间、管理系统与建模工具之间交互 过程模型定义的a p i ( 应用编程接口) 。 工作流管理联盟定义的过程元模型如图2 5 所示，各元素的定义和重要属 性如下： 图2 - 5 过程定义元模型 1 、工作流定义( 过程模型) ：一般包括工作流模型、版本号、过程启动和终止 条件、系统安全、监控和控制信息的等一系列基本属性，它反映了企业中一个 经营过程的目的，即这个过程要实现的目的和最终达到的目标是什么。 2 、活动：活动对应于企业经营过程中的任务，主要反映完成企业经营过程 需要执行哪些功能操作。主要属性有活动的名称、活动的类型、活动的前后条 件、调度约束参数( 如排队等待时问、最长处理时问等) 等。 3 、工作流相关数据：其属性包括数据名称、数据类型和数据值等。它是工 1 4 山东师范大学顾上学位论文 作流机执行任务推进的依据。 4 、转换条件：转换条件对应于企业经营过程中的业务规则和操作顺序。主 要负责为过程实例的推进提供导航依据。主要参数包括过程实例向前推进条件、 执行条件和通知条件。 5 、角色：主要描述企业经营过程中参与操作的人员和组织单位。其属性包 括角色名称、组织实体、角色的能力等。 6 、需要激活的应用程序：包括应用程序的类型、名称、路径及运行参数等。 由上图可看出，工作流类型定义( w o r k f l o wt y p ed e f i n i t i o n ) 由活动来组成， 而活动中会使用某些工作流相关数据，这些相关数据会出现在活动之间的转移 条件中，转移条件决定了活动之间的关系。活动的执行由某种角色来分担，在 执行过程中会调用一些被应用来完成相应的任务。 2 3 2 2 客户应用程序( w o r k f l o wc l i e n ta p p l i c a t i o n ) 工作流客户应用是指用户操作工作流管理系统分配的任务或活动的功能， 它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联系终 端用户和工作流执行服务的软件实体，它负责管理工作流任务表，并完成与用