（管理科学与工程专业论文）基于petrinet与picalculus的bpm模型的研究与实现.pdf

中国科学技术大学硕士学位论文基于p e t r i n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 摸型的研究与实现 基于p e t r i n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 王飞 摘要： ， b p m 是继工作流( w o r k f l o w ) 之后业界研究和实现业务管理的又一个新方 向和热点，它不仅结合了最新的信息技术，对贯穿整个企业经营活动过程中的各 类业务流程。进行了自动化、一体化和商务智能化的全面实现，而且将人、系统 和信息紧密的纳入到业务流程的框架下，使它们之间的交互协作能产生更大的协 同效应。 本文旨在现有的b p m 内涵与架构下，在现有的数学模型基础上，探讨了一 种新的基于p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 实现模型，并且介绍一种实现该模型 的技术设计方案。除第一章绪论与最后一章的结束语外，本文由四部分组成：第 一部分首先介绍信息化与业务流程信息化之间的关系，分析业务流程信息化在企 业信息化中所处的重要地位，以及业务流程的内涵，而后介绍业务流程信息化的 发展历史，分析各阶段对应的技术或系统的优缺点，并引出业务流程信息化的新 发展阶段：b p m ；第二部分介绍b p m 的定义、起源、现状、涵义、架构以及发 展前景：而后在第三部分开始进入基于p e t r i n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 实现模型 的描述部分，此部分先简单介绍了p e t r i n e t 与p i c a l c u l u s 的一些基本数学概念， 并对其数学模型进行简单的说明，然后借助于这些理论的基本思想、数学标示和 语义，提出并建立了一种全新的b p m 实现模型，同时借助于大量图表，重点对 一些概念与模型构成元素在实现上进行详细探讨和说明，对其组织方式与处理逻 辑进行细化、深化，并提出了一些有别于传统工作流和b p m 实现模型的观点与 实现方法；第四部分，则是对该模型对应的软件系统的具体实现，在技术上作了 一些分析与探讨，提出了一个概要的功能框架。 关键字： b p m ，p i c a l c u l u s ，p e t r i - n e t ，流程，逋道，通道束，流向模式，带点 中国科学技术人学颂：学位论文基于p e t r l n o t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 t h er e s e a r c ha n d i m p l e m e n t a t i o n o fb p mm o d e ib a s e do np e t r i n e ta n d p i - c a l c u l u s a b s t r a c t ： b p mi san e wd i r e c t i o na n dh o t s p o ti nt h er e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o nf o r b u s i n e s s m a n a g e m e n t a f t e rw o r k f l o w b a s e do nt h em o s tn e w t e c h n o l o g y , i t i m p l e m e n t sf u l l yt h ea u t o m a t i o n ，i n t e g r a t i o na n db u s i n e s si n t e l l i g e n c eo fv a r i o u s b u s i n e s s p r o c e s s e st h r o u g h o u tt h ee n t e r p r i s e ，b r i n g st i g h t l yp e o p l e ，s y s t e m sa n d i n f o r m a t i o ni n t ot h ei n f r a s t r u c t u r eo f b u s i n e s s p r o c e s s e s t h e nh i g h e rs y n e r g yi sm a d e b e c a u s eo ft h ei n t e r a c t i o na n dc o l l a b o r a t i o nb e t w e e nt h e m t h i sa r t i c l ea t t e m p t st od i s c u s san e w i m p l e m e n t a t i o nm o d e lf o rb p m b a s e do n p e t r i - n e t ，p i - c a l c u l u sa n dr e l a t e dm a t h e m a t i cm o d e l su n d e rt h ei n t e n s i o na n d i n f r a s t r u c t u r eo fb p m ，a n db r i n g st h et e c h n o l o g yi m p l e m e n t a t i o no fb p ms o f t w a r e b a s e do nt h i sb p m m o d e l e x c e p t t h ep r e l u d ea n dc o n c l u s i o n ，i ti sc o n s i s t e do ff o u r p a r t s ，p a r t o n ei n t r o d u c e st h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e nb p mi m p l e m e n t a t i o na n d i n f o r m a t i o n c o n s t r u c t i o n ，s h o w s t h e i m p o r t a n c e o fb p mw h i l e c o r p o r a t i o n s e x e c u t i n gi n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o n ，a n db r i n g st h ei n t e n s i o no f b u s i n e s sp r o c e s s ，t h e n t h eh i s t o r yo fi m p l e m e n t a t i o no fm a n a g i n gb u s i n e s sp r o c e s si sl i s t e d ，a n da n a l y z e d a c c o r d i n gt ot h ea d v a n t a g ea n ds h o r t c o m i n go fe v e r yp h a s e g o i n gw i t ht h e s e ，b p m i s e m e r g e da st h en e wp h a s eo fi m p l e m e n t a t i o no fm a n a g i n gb u s i n e s sp r o c e s s t h e d e f i n i t i o n ，s o u r c e ，a c t u a l i t y , a r c h i t e c t u r ea n dp r o s p e c to fb p m i si n t r o d u c e di np a r t t w o ；p a r tt h r e eb e g i n st od i s c u s st h ei m p l e m e n t a t i o nm o d e lo fb p mb a s e do n p e t r i n e ta n dp i c a l c u l u s ，a tf i r s tt h ec o n e e p t sa n dm o d e ld e m o n s t r a t i o no f t h e ma r e i n t r o d u c e d ，t h e nb a s e do na b o v e ，a n dd e p e n d i n go nt h ee s s e n c eo fa b o v e ，n o t a t i o na n d s e m a n t i c ，an e wd i s t i n c ti m p l e m e n t a t i o nm o d e lo fb p mi ss e tu p w i 也l o t so fc h a r t s s h o w i n g ，t h ep a r te m p h a s i z e so ng i v i n g t h ed e t a i lo ft h e i m p l e m e n t a t i o nf o rt h e c o n c e p t s a n de l e m e n t st h a tc o n s t r u c t st h em o d e l ，a n dm a k i n gs u r et h e s t y l e o f o r g a n i z i n gm a db u s i n e s sl o g i c o fc o u r s es o m ei d e at h a ti sd i f f e r e n tf r o mc u s t o m w o r k f l o w sa n di m p l e m e n t a t i o nm o d e l so fb p m i sb r o u g h t p a r tf o u ri n t r o d u c e sh o w t o d e v e l o pt h es o f t w a r es y s t e mb a s e do nt h em o d e l ，a n dm a k es o m ea n a l y s i sa n d d i s c u s s i o ni nt e c h n o l o g yt og i v eab r i e ff u n c t i o nf r a m e k e d v o r d s ： b p m ，p i c a l c u l u s ，p e t r i * n e t ，c h a n n e lb u n d l e ，f l o wm o d e 中国科学技术大学硬上学位论文基于p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 第一章绪论 1 1 论文研究背景 当今世界经济发展的两个主要趋势是：全球化和市场化。这就使得产品和价 格的信息更加及时、透明、全面和真实；国家、地区间的贸易壁垒正在逐步被拆 除；投机市场也正在慢慢消失。企业界开始将其注意力转移到生产力和寻求合作 伙伴上。这就让企业不仅要注意其内部管理，同时更需要加强与合作伙伴的协作， 那么企业所面对的业务流程将比原先更多，而且对应的业务流程也将更加复杂和 富于变化，不再局限于企业内部，更有可能横跨几个企业，并与每个企业内部的 业务流程又相互关联；这样，对业务流程的管理不仅变得重要，而且实现起来也 更加困难。业务流程管理( b p m ，b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t ) 在此背景下应 运而生。 面对如此复杂而又实现困难的业务流程，借助信息化的实现手段是必要的。 近年来，中国信息化建设在“信息化带动工业化、工业化促进信息化”方针的指 导下，企业信息化建设被不可逆转的推向了市场大潮的浪尖企业的信息化建 设不再是企业的效益工程，而是企业的生存工程，如果企业在信息化建设过程中 失去了有利地位，势必被社会生态无情的淘汰。经过多年的探索与发展，我国的 信息化建设在基础设施方面已日趋完备，国内企事业单位对信息化建设都有了足 够的重视，并且都做了多方面的准备，许多企事业单位都或多或少的上了一些应 用系统，应该说国内企业信息化已取得了长足的发展。 虽然国内企业信息化取得不少的成果，但仍然存在不少问题：随着环境的变 化、新业务的出现和技术的升级，遗留系统被没完没了的进行纠正和修改，或花 数月甚至数年的时间来对其重新实现! 随着业务信息系统的增加，各业务信息系 统间，业务信息系统与专业系统间的“信息孤岛”数量的日益增多! 高投入、长 周期、低成功率e r p ! 令人眼花缭乱而看上去好像一个也不能少的新系统 企业业务流程管理与企业信息化建设需要新思路、新模式。 1 2 论文研究目的 有效的管理业务流程不仅是企业实现最终其目标的需要，它也是企业信息化 建设的重要内容；而且随着信息化的发展，它开始在企业信息化建设中占据着主 要地位，借助于信息化手段对业务流程进行管理的软件系统，称之为业务流程管 理系统；与传统的管理信息系统，办公系统，工作流系统，专家系统，决策支持 系统相比，它更加广泛深入的融合到了企业的人员个体、组织个体、系统个体中； 中国科学技术大学顼士学位论文基于p e t r i n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的硪究实现 同时，它不仅仅是一个软件产品，更是一个真正的平台，一个切实可行的框架。 近来有不少i t 标准组织与大的软件公司，都在从事业务流程管理的研究和开发 工作，其标准并未统一，基本上是各自表述，所提供的系统侧重点也不尽相同， 功能更是五花八门，系统架构基础也是良莠不齐，所基于理论依据也分成好几类， 当然也有不少系统根本就没有这方面的理论依据。 本文将从业务流程的内涵与特性出发，在现有的数学模型基础上，探讨了一 种新的基于p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的业务流程管理实现模型，而后从软件实现 的角度出发，结合p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 理论，对模型的构成元素进行详细描 述和分析，最后给出了该实现模型对应的软件系统的技术实现方案。基于 p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的业务流程管理实现模型，对目前工作流、业务流程管理 模型普遍使用的p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的数学理论，进行了形式上的统一，利 用p e t r i - n e t 的严密性、直观性、易用性与理论上的成熟等优点。以及p i - c a l c u l u s 的灵活性、移动性、动态性和简洁性等优点，自下至上、由内及外对业务流程进 行具体实现与描述，将企业的管理经营过程与业务流程管理进行紧密结合，力求 将企业战略决策、日常管理、市场经营、业务操作执行以及资源配置使用等管理 经营活动与子活动的信息化实现与业务流程进行一一对应，改变业务管理信息化 的实现方式与企业应用管理系统的开发实现模式。 1 3 论文研究的意义 流程在企业管理过程中占有非常重要的地位，以当前业界所公认的管理规范 i s o ( 国际标准组织) 系列，c m m ( 制造成熟度模型) 以及c m m i ( 软件业成熟 度模型) 为例，其字里行间都无不在阐述着两个字：流程! 而对于一个企业或事 业单位来说，流程的内容涵盖了其组织机构，入力资源，制度和规范，知识累积 方式等几乎各个方面，其深刻影响了企业和政府的计划、组织、领导和控制这些 管理行为；站在企业运行的整个大环境的角度来看，流程也是随时随地存在于企 业内外运转的每一环节( 包括职员、渠道、政府、客户、软件系统等) 中，可以 这么说，在企业运行的这个大环境中，哪里有沟通哪里就有流程。可见流程是无 处不在的，是企业与生俱来的内在特性。 面对繁多、复杂、动态和迥异的企业业务内容，抓住其中的流程特性，来对 其进行信息化实现，这是一个很好的视角。方面，它使得业务管理的信息化能 被更容易、更方便、更高成功率的实现；据国外有关方面统计，7 5 的工作流项 目获得了成功，而7 5 预先定制功能的应用程序开发项目却失败了p i ，工作流是 业务流程管理的一个子集，这表明以流程为切入点来定制一个业务系统比较容易 和灵活，它更接近人们处理业务的思维方式。另一方面，面对目前低迷、低效、 高成本和高风险的企业应用软件的开发产业，传统的开发思维方式和模式，不仅 中国科学技术大学硕士学位论文基于p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 酌b p m 模型的研究与实现 仅需要从技术上进行改进和完善，更需要从系统实现架构、系统实现方法、理论 基础、视角上进行改进；而业务流程在这方面可能是一个很好的选择对象，这是 因为，纵观当前的信息服务领域，无不是围绕着两个基本要素进行运作与外延， 那就是：数据和网络，而业务流程管理可将这两个基本要素统- n 流程中来，从 而彻底改变了软件服务的底层基础，从此流程就是数据，流程就是网络，硫程就 是计算，流程就是通信，这无疑将积极、正面的改变现有软件开发模式，实现方 式与软件服务的方式。 总之，业务流程管理的研究极有价值和意义，它借助于信息化的手段来实现 企业业务管理目标，反过来又深入积极的影响了软件的开发模式、实现方式与服 务方式，在软件研发、实施和企业信息化的过程中有极大的实践指导意义。 1 4 论文的结构 除第一章绪论和第六章结束语外，本文主要由四部分构成。 第二章，介绍信息化与业务流程信息化的关系，分析业务流程信息化在企业 信息化中所处的重要地位，以及业务流程的内涵，而后介绍业务流程信息化的发 展历史，分析各个阶段对应的技术或系统的优缺点，并引出业务流程信息化的最 新发展阶段：b p m ( 业务流程管理) 。 第三章，介绍b p m 的定义、起源、现状、涵义、架构以及发展前景。 第四章，进入基于p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 实现模型的描述部分，此 部分先简单介绍p e t r i n e t 与p i c a l c u l u s 的一些基本数学概念，并对其数学模型 进行简单的说明，而后借助于这些理论的基本思想、数学标示和语义，提出并建 立一种全新的b p m 实现模型，同时借助于大量图表，重点对一些概念与模型构 成元素在实现上进行详细探讨和说明，对其组织方式与处理逻辑进行细化、深化， 并提出一些有别于传统工作流和b p m 实现模型的观点与实现方法。 第五章，则是对基于p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 实现模型对应的软件系 统的具体实现，在技术上进行一些分析与探讨，提出一个概要的功能框架。 中国科学技术大学硕士学位论文基于p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 第二章业务流程信息化 自信息技术被应用于企业管理领域以来，业务流程信息化对应的技术和系统 就一直不断涌现，也不断的得到改进和完善，它们对企业业务流程的管理所起的 作用也越来越被得到认同。设计和处理新业务，改进已有业务，提高业务管理效 率和经济效益，这是业务流程信息化永恒的内在主题，这里也不再从这个主题出 发，对其进行更多的描述，而是从企业信息化的内容，现状以及存在的问题出发， 来引出业务流程及其信息化的具体内容。 2 1 信息化与业务流程信息化 国家信息化测评中心设计了一套企业信息化指标体系，基本构成如表1 1 1 1 一缀指糖j 皇孽= 缀摄霹_ 一“ ： 一 j 啊t 反映企业对信息化的重视程度和信息化战略 l战略地位信息他重视度( 分) 落实情况 信息化投入邑额占固定资产投资比 2反映企业对信息化的投入力度 重( ) 3基础建设每百人计算机拥有量( 台)反缺信息化基础设施状况 4网络性能水平( 分)反映信息化基础设施状况 5计算g l 联网率( )反映信息化协同应用的条件 6信息采集的信息化手段覆盖率反映企业有效获取外部信息的能力 7办公自动化系统应用程度( 分)反映企业在网络应用基6 出上办公自动化状况 8决策信息化水平( 分)信息技术对重大决策的支持水平 9 应用状况 核心业务流程信息化水平核心业务流程信息化的深广度 l o企业门户网站建设水平( 分)反映企业资源整台状况 l l网络营销应用率( )反映企业经营信息化水平 1 2管理信息化的应用水平( 分)反映信息资源的管理与利用状况 1 3人力资源指数( 分)反映企业实现信息化的总体人力资源条件 1 4人力资源信息化技能普及率( 分)反映人力资源的信息化应用能力 l5学习的电子化水平( 分)反映企业的学习能力和文化的转变 用于信息安全的赞用占全部信息化 1 6反映企业信息化安全水平 安全投入的比例( ) 1 7信息化安全措施应用率( )反映企业信息化安全水平 1 8库存资金占用率( )反映企业信息化效益状况 1 9资金运转效率( 次，年)反映企业信息化效益状况 效益指数 2 0企业财务决算速度( 日)反映企业信息化响应水甲 2 l增k 指数反映企业绩效 ( 具体内容请参考：h 业；型坐型竖n l ：立强凼删b 丛q 2 = 丛婴) 表1 1 企业信息化基本指标表 上表不仅仅列出了考核企业信息化程度的关键指标，可用于社会统计调查和 中国科学技术大学硕二l 学位论文基于p e t r i n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 政府监测，也有助于企业了解自身的信息化基本状况，而且也为企业信息化的具 体建设内容提供了一个明确的方向。在表中的一级指标里，战略地位和基础建设 是企业信息化的基础和前提：人力资源刚是企业信息化的必要条件，对信息化的 成功与否有极大的影响；安全则是企业信息化稳定、持续和健康发展的重要保证； 应用状况这个一级指标的七个二级指标( 后面简称为七个应用指标) ，它们是企 业信息化的主体执行部分，也是信息化建设中实现难度最大的部分，是企业信息 化最终目标实现的保证，其成败直接关系到企业信息化的成败；最后提到的效益 指数则主要是上面提到的七个二级指标对应的软件系统执行的结果。 2 1 1 企业信息化现状 在企业信息化进程中，各企业都会不知不觉按照上述指标体系来实膪自身的 信息化建设项目，尤其是近年来，随着信息化的深入，不少企业实旌和应用各类 企业应用管理系统( 如m i s 、m r p t i 、e r p 等) 的不尽人意，这并未影响业界对 信息化的信心和决心，反而促使企业对信息化准备工作和支援资源分配部署等方 面的问题的讨论是日渐增多，经验积累越来越丰富，并且已经总结出了一些可行 的信息化建设思路和方法，比如“信息化是一把手工程”，“三分技术，七分管理” 等，应该说目前业界对信息化重视程度、基础设施的建设、人力资源的准备以及 培训和安全建设方面都已经取得认同，一方面它为企业在这些方面的信息化建设 提供了指导，减少了这类指标对企业信息化建设的负面影响：另一方面也促使企 业在这些方面的认识、准备和执行方式更加相近。 对于七个应用指标，各个企业实现方法和方式就各不相同了，可能是针对每 个指标企业各上一个软件系统，如：针对办公自动化系统应用程度指标的办公自 动化系统，针对网络营销应用率指标的客户关系管理系统；也可能针对同一个指 标上若干软件系统，如：针对信息采集的信息化手段覆盖率指标的e r p 系统、 销售服务网系统和客户关系管理系统。 2 1 2 企业信息化存在的问题 正因为上述七个应用指标实现方式太多，不同的软件系统提供商总能在这些 指标上找到着力点，这让不少企业觉得目前市场上眼花缭乱的产品好像都是自己 所需要的。似乎一个都不能少，这种状况使得目前企业信息化建设显得有点混乱： - 大量“信息孤岛”的形成： 其形成过程如图2 1 所示： - 主线不清，信息化缺乏前瞻性、持续性和一致性。 - 业务发展，促进了对新应用程序的不断需求，信息化的发展始终要比业 务的发展慢半拍。 一 信息化执行人员工作负担的加重。 中国科学技术大学硕士学位论文 基于p e t r i _ n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 图2 1 “信息孤岛”的形成 这些问题有的可能是由技术方面的原因导致的，也有很多人将其归咎于企业 内部管理问题、企业资源匮乏或信息化战略决策的失误等，但是从软件实现方式 的角度看： 一 一方面由于项日时间的要求与经费的限制，一般软件提供商往往都是采 取完全项目导向型的开发模式，仅限于企业现有的需求进行开发，技术 实现的基础也是从业务数据开始，而后的业务逻辑也往往围绕数据展开， 比如典型的是采用m v c ( m o d e l ，v i e w , c o n t r 0 1 ) 模式，这就使得系统在 开发完成前是可以灵活定制，而开发完成后数据、逻辑以及传输方式都 被固化，这非常像搅拌水泥的过程，在开发前做的各类设计工作就像将 水、沙子和水泥按比例混合好，然后把它们混合均匀，而软件开发过程 就像将这些混合均匀的湿水泥涂抹在墙上、地上或砖块之间，而最终被 交付使用的软件系统就像凝固在墙上、地上或砖块之间的干水泥，再也 不能像湿水泥一样被随意涂抹，被随意改变，因为它们已经牢牢的固化 在其附着物上； - 另一方面企业作为应用系统的使用者，或者说是最终受益者，如果软件 提供商与对应的i t 咨询公司对企业做了太多、太严格的限制，或者说有 过多的要求，往往也使得应用系统难以被实施和应用。 2 1 3 业务流程管理在企业信息化建设中的重要地位 面对这些问题，从企业应用软件实现的角度上看，可能需要改变传统的实现 模式，并且要求最终开发出来的软件系统不仅要容易使用，而且适应性要强，在 这种背景下人们逐渐认识到了流程( p r o c e s s ) 的重要性与普遍性，流程也开始耿 代数据作为实现应用系统的出发点，这改变了传统的软件开发模式：而以业务流 程为核心的软件系统更是灵活性高，且极其方便为用户所使用；它不仅能轻易解 决上面所提到的在信息化过程中经常容易出现的问题，而且极富前瞻性，能为企 业解决各类新业务问题。后面的章节也将主要围绕此话题进行展开从这里我们 也能看出业务流程对企业信息化的深远的影响及其所处的重要地位。 中国科学技术人学硕士学位论文 基于p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实玑 在第一章绪论中也提到了流程在企业管理经营中占有如此重要的地位，尤其 是企业核心业务流程，简直是企业的中枢神经，而且流程在企业运行中涵盖范围 又是如此之广，哪里有沟通哪里就有流程。可以说流程关系着企业的生存与发展， 关系着企业的管理效率和经济效益，而企业信息化的最终目标就是要提高企业的 管理效率和经济效益，这就决定在业务流程在企业信息化建设中的重要地位，事 实上这几年的企业管理应用系统发展的趋势也正朝这个方向发展，如图2 2 所示 | 2 l ，从图可以看出业务流程信息化是企业个体业务系统外延扩展与企业间交互系 统全面深化的汇集点，业务流程信息化将是企业信息化建设的热点和重点。 圈2 ，2 企业内外部信息化系统发展的交叉点 2 2 业务流程的涵义 前面多次提到了流程，其实流程对我们来说并不陌生，在企业管理经营过程 中，流程可能是我们昕到最多的词语之一，但是如果问到流程是什么，可能得到 的答案是各种各样的，比如工作流，工作票，工序，签单等等，那么到底流程、 业务流程是什么呢? p r o c e s s ( 流程，也有译作过程) ，不仅仅是以往所说的工作流，在韦伯字典 中是这样定义的：“一系列行动、动机、事件；进行中的行动或事务；持续的操 作；正常或实际的过程或程序；有规则的行动”，可见流程的范围十分广泛， 在p i c a l c u l u s 数学模型中，甚至认为所有事情都是流程，在c s c ( 欧洲一家b p m 软件平台开发公司) 的一份报告t h ee m e r g e n c eo f b p m 中对其特征和范围进行了 详细描述1 2 l ，简单来说，它指的是一系列预先定制好的活动，它们必须得到执行 中国科学技术大学硕士学位论文基于p e t r i - n e t 与p i - c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 以达到组目标，它可以简单得如发一封电子邮，也可能是一序列定义好的连续 的事件，它们必须严格按照指定的顺序执行，可能需延续数月甚至数年以达到一 系列业务目标，其特点为： 一 范围广，关系复杂。包括物料、信息和业务款项的流动： 一 极富变化，需要对客户的需求和市场状况的变化做出响应； 一 广泛分布于企业内部和企业之间，经常跨越多个迥异技术平台与应用； - 运行时间长，流程的一个单独实例( 如订单的现金支付) 可能运行数月， 甚至数年； - 可自动化一一至少是一部分可以，为了保证速度和可靠性，活动的流转 应该尽可能的通过计算机来执行； 依赖于人们的知识和判断。人可以执行那些计算机处理不了的非结构化 任务，或执行那些需要与客户进行交互的任务。通过自己的价值观，面 对丰富的信息人还能搞清楚其发展趋势，在客户不满或为新市场进行战 略规划之前把问题解决掉： - 难以明示。在许多公司流程不是有意识的，也不是明显的，而是不成文 的或暗含的，并与这个组织的历史紧密相关的，是组织约定俗称的。 b u s i n e s sp r o c e s s ( 业务流程，也译作商务过程，商务流程) ，就是发生在企 业内部或企业间( 包括事业单位) 的流程。 2 3 业务流程信息化的发展历史 业务流程与业务流程信息亿并不是新概念，新事务，对于业务流程的信息化 其实早就开始了，而且随着技术的发展，业务流程的管理也变得更加自动化、一 体化和智能化，下面对业务流程信息化的发展历程做一些简单介绍： 2 3 。l 电子邮件与o a 电子邮件应该是最早用于业务流程信息化的技术，电子邮件的普及，它给人 们生活带来的巨大影响，电子邮件成本低，可传送信息量大，传送速度快( 虽然 不是实时的) ，灵活( 是一种点对点的沟通方式) ，另外电子邮件还与i n t e r n e t 一 样，可以在空间跨度极大的环境中不间断连续( 2 4 7 ) 进行工作，随着信息 技术发展与i t 基础建设的进行，a n y w h e r e ，a n y t i m e 与a n y d e v i c e 的工作模式距 离我们越来越近。 从7 0 年代开始电子邮件在企业办公应用中开始发挥重要作用，它是员工之 间业务沟通的主要方式之一，常见的两种应用是： - 人与人之间点对点m n dt oe n d ) 的邮件传送 根据某一项工作主题，员工将邮件发送给若干个相关的其他员工或客 户。其他员工或客户可阱对此主题进行回复和转发，或根据信件内容，并结 中国科学技术大学硕士学位论文 基于p e t r i - n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 合具体的业务逻辑将信件内容或相关内容( 可能是自己重新写的内容) 再传 送给其他人，从而在企业内外部形成了一个松散与灵活的业务流程网。 - 人与服务器之间( p e o p l et os y s t e m ) 的邮件传送 这项应用有点类似于网络论坛( 如：b b s ) ，在邮件服务器上员工或客户 可根据某项业务创建一个主题，并将话题发送给相关的业务人员，相关业务 人员可针对此话题进行回复，其它相关但没有得到此话题的人可订阅它或登 入服务器进行查看，也可以加入到此主题中来，这样就形成了一个以此话题 为中心的非正式组织，成员可通过e m a i l 地址进行标示。最后所有就此话题 讨论的历史记录( 包括工作建议、任务部署、进度汇报、最终结果等都可以 在此进行记录) 能够非常清晰的保留下来，成员也可以及时得到这些信息。 这种业务的沟通方式，或者说是业务流转的方式是与以往的纸介签名式的办 公有着非常大的不同，它给企业带来了非常大的方便，也在一定程度上极大的降 低了业务办公费用，它们可以做到： - 办公地点时间将不再有限制； 一 节省大量了纸张费用和管理费用； 一 简化一些不必要的、繁琐的手工办公程序，节省办公成本： - 零启动，只需要基本的硬件网络设计就可以启用邮件系统； - 在企业信息化进程中，能很快的见到效果，有利于增加员工信心； - 公司信息资源将得到很大的共享，同时信息的传达将更为迅速、准确。 邮件系统沟通方式往往过于松散，很多流转环节都需要人去迸行控制，而且 主线也不是很清晰，并且难以控制：另外由于它的信息传输方式是点对点的，所 以对于s e q u e n c e 方式的业务处理模式，存在不足：安全性和可靠性也较差。这 时候很多公司推出了基于e m a i l 的新的消息传输系统( 如l o t u s d o m i n o ，e x c h a n g e 等) ，这就是我们所说的o a 。在底层它们利用电子邮件的优点，以电子邮件作 为信息传输的载体，而在上层加入些更多的规则，甚至提供一些流转模型定义 工具，使得业务信息与处理点的流转更加独立、主线也很清晰、与实际业务流程 处理方式更加吻合，业务流转也更加自动化。从而极大提高了工作效率，比起 e m a i l 来，可以说它更像一套真正的业务流程管理系统。 2 3 2 管理信息系统( m i s ) 虽然不能说m i s 是专门为业务流程管理实现的，但是很多m i s 系统都包含 有日常业务流程管理的功能，比如有些基本的信息录入需要经过一些专职人员审 阅，通过m i s 来处理一些业务申请表等。对这些功能的实现方式，m i s 一般采 用的方式是：固化业务流转逻辑，结构化业务数据，以便方便存入数据库。与电 子邮件和o a 相比，m i s 业务流程管理的方式走向了另一个极端，就是完全非松 中国科学技术人学硕士学位论文基于p e n i - n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 散的，是严格而不容改变的，这是因为，m i s 并不是一个“全职”的业务流程管 理系统，它主要职责是业务数据采集、录入、维护、分析、存储以及查询等，因 此流程的改变或新增可能会导致程序的重新编写、界面的重新设计以及最终产品 的重新部署，但是m i s 对业务流程处理，有一点它做了非常大的改进，那就是 它将业务流程传送的内容结构化、条理化，在系统中存放了业务表单的信息粒度 非常小，便于进行查询、控制( 主要指权限控制和显示控制) 与分析。 2 3 3 工作流系统( w o r k f l o w ) 随着技术的发展，应用经验的总结，企业管理信息化战略地位的明确以及信 息化广泛、深入的进展，企业中越来越多的工作流程，都希望在一个统一的、功 能强大的平台上予以实现；随着企业业务的增加，边界的扩展，与合作伙伴合作 的深入，与客户、渠道与市场沟通频率的提高，企业业务流程也越来越多，这也 给传统的管理方式带来极大的考验。这时大量的工作流管理系统和产品就出现 了，它们各有特色，侧重点也不一样，但一般都为企业提供了丰富的流程表现能 力，有的还提供强大的工作流建模能力。w f m c ( 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 ) 组织还为工作流制定了标准，并提供了完整设计模式，目前还一直对 其进行完善。图2 3 就是w f m c 提出的一种工作流系统设计模式。 图2 3 f 比工作流系统的实现模式 从上图我们可以看出工作流系统的主要组成部分，它包含了工作流引擎，流 程定义，工作流客户端软件，程序的嵌入，工作流引擎间的交互以及管理与监控 工具等这些内容，该模式在结构上已经比较完善，目前一些工作流系统或平台也 都普遍采用这种模式进行设计与开发的。 中国科学技术大学硕士学位论文基于p e t r i n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 2 3 4 企业应用接口( e i ) 随着工作流系统地位的提升，它所牵涉的业务也越来越多。个问题就出现 了：工作流系统与现有应用系统的关系如何进行定位? 工作流系统在流程建模和 处理方面功能非常强大，但并不能取代企业中现有的一些遗留系统，这是因为现 有系统可能存在这样一些优点使得其难以被取代： - 与硬件系统紧密联系，不能被其它业务系统所能替代； - 业务处理方式比较专业，其它系统不能替代： 一 使用年限比较长，在系统中已经有大量历史数据积累，或者企业已经在 它上面进行了大量投资，替换成本巨大： - 界面设计合理，操作简单方便，用户已经习惯使用它： - 所涉及领域对安全性要求比较高，需要独立运行，不能被替代； - 不在企业管辖范围，但与企业业务有相连的系统，比如合作伙伴的系统， 不能替代。 这些遗留系统的存在给工作流系统的广泛深入使用带来困难，为了解决这个 问题，工作流系统需要与它们进行交互，进行集成，在一些工作流产品中( 如乔 蓬公司的w e b f l o w ) 提供了这样一些解决方案： 1 1 从数据库级别上进行集成 可以从某个数据库的指定表的指定字段上按照指定条件把数据取过来，为其 所用，同时也可以指定将工作流中的数据项在指定情况下存储到某个数据库 的指定表的指定字段中； 2 ) 在工作流系统中提供二次开发入口 用户或专业维护人员可以在流程流转的指定位置插入脚本( 如a s p ，j s p ， j a v a s c r i p t 等) 或中间件( 如c o m + ，j a v a b e a n 等) ，在这些脚本和中间件中 可以嵌入具体的与其它系统做交互的代码，来完成一些复杂的与难以在建模 中描述的交互集成逻辑。 虽然这些方法能解决一些问题，但还是存在些缺陷，而且比较混乱，对于 ( 1 ) 中从数据库级别上做集成，大多数情况下是不切实际的，一方面对数据库 直接操作比较危险，另一个方面，在大多数情况下，其它业务系统的厂商不太愿 意将其数据库结构公开；对于( 2 ) 中从二次开发的角度来与其它业务系统进行 集成，工作量和维护量可能比较大，还可能存在重复开发，而且很可能由于各系 统分布的跨度比较大，存在一些技术实现上的障碍。 e a i 的出现很好的解决了这个问题，它也慢慢开始成为了一种业界标准，它 把每个业务系统当作一个未知的“硬件”，在做集成的时候开发人员不需要知道 “硬件”结构与驱动原理，它们只需这个“硬件”提供对应的“驱动程序”，这 中国科学技术大学硕土学位论文基于p e t r i - n m 与p i c a l c u l u s 的1 3 p m 模型的研究与实现 个“驱动程序”也就是e a i 中所说的适配器( a d a p t e r ) ，然后根据业务需求组织 好输入数据，调用对应的a d a p t e r 接口并接受返回的数据，来完成工作流系统与 业务系统的集成。尤其是最近w e b s e r v i c e 技术的出现更是为e a i 注入了更强的 活力，w e b s e r v i c e 以x m l 作为定义语言，通过s o a p 协议来传输数据，x m l 的广泛深入使用，使得a d a p t e r 接口定义、描述更加方便，通过s o a p 传输协议 使得数据的传输可以逾越更多的障碍，集中服务的模式使得e a i 接口更加容易 管理，并且对外表现更加统一。现在越来越多的企业都为自己的业务应用提供应 用接口( a p i ) ，甚至e a i 驱动接口，这也为系统间集成提供可能和方便。 e a i 的出现为工作流平台的广泛、深入应用，成为真正的平台提供了保障。 2 3 5 业务流程管理( b p m ) 随着技术发展，以及工作流与e a i 模型方法与产品的成熟，一种新的业务 流程信息化模型方法和系统呼之欲出，那就是b p m ，它是目前业务流程信息化 发展的最新阶段，它第一次全面深入地解决了企业经营过程中内外业务流程的管 理问题，同时也解决了企业信息化过程中存在各类问题，让企业业务流程管理， 高效率、低成本、灵活方便的通过信息化的手段予以实现。在第三章中，将对其 进行说明与探讨。 中国科学技术大学硕士学位论文基于p e t r i n e t 与p i c a l c u l u s 的b p m 模型的研究与实现 第三章b p m ( b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t ，业务流程管理) 前面介绍了业务流程的发展历程，随着w o r k f l o w 与e a i 模型的成熟，以及 新技术的出现( 尤其是w e b s e r v i c e ) ，业务流程管理，甚至是企业信息化建设的 前景，从来没有如此清晰过，它为我们描述了这样的一个软件系统平台与一种全 新的开发模式蓝图： 一 广度 所有的业务流程，不管是企业的核心业务，还是辅助性、支援性都可以通过 一个平台来管理和实现，从此为业务流程编写应用程序的历史可以结束了， 正如f i n g a r 和s m i t h 在他们编写的b p m t h et h i r dw a v e 一书中所提到的 “b p m 并没有加快应用程序的开发，只是消除了对应用程序的需求”1 4 ； 永不停息的软件升级、新业务新软件的产生、员工的使用操作培训将得到根 本上缓解，同时使用多套软件系统的维护业务的情况可能会成为历史，这将 会使得员工有一个稳定的工作台，减少信息化带来的业务负担。 - 深度 将极大的消除信息孤岛的现象，一方面e a i 为客户选择软件产品提供了一个 标准，可以促使软件提供商将应用集成接口的开发作为软件系统开发工作的 一部分，并将它连同软件系统一起提交给用户，就像硬件提供商要为其硬件 提供驱动程序一样：另一方面业务流程管