（信号与信息处理专业论文）工作流技术在科研管理信息系统中的应用研究与实现.pdf

中文摘要 摘要：高校的科研项目和科研成果的质量和数量反映了高校的综合实力。因此， 如何对科研项目、科研成果进行科学、高效的管理意义重大。科研管理信息系统 已经成为高校管理信息系统的核心应用之一。 工作流技术是随着计算机信息技术一起迅速发展起来的新技术，对工作流技术 的研究和引入可以改进和优化业务流程，提高业务工作效率；实现更好的业务过 程控制，提高科研管理质量；提高业务流程的柔性。 本文以北京交通大学科研管理信息系统的开发为背景，深入研究了工作流技 术，开发了专用的工作流引擎；结合实际情况和用户需求设计和规划了科研管理 信息系统，并加以实现；根据该校科研管理业务流程，使用u m l 活动图为流程建 立了模型，并在工作流引擎中实现；并且与校内其他系统配合，设计和实现一系 列数据接口，共同实现高校统一的信息管理。 本论文的研究工作，不仅为系统中今后业务流程实现提供了理论和技术基础， 而且对今后的进一步研究奠定了基础。系统实施5 个月以来，实践证明运行状态 稳定、效果良好，简化了普通教师用户的工作，为科研管理人员提高了科研管理 效率，为领导提供了准确的统计数据。 关键词：工作流；工作流模型；工作流引擎；科研管理；p y t h o n ；o j a n g o 分类号：t p 3 1 1 j 匕塞蛮道太堂亟蠖堂僮论塞旦墨! b ! a b s t r a c t ： a bs t r a c t a u n i v e r s i t y sq u a l i t ya n dq u a n t i t yo fs c i e n t i f i cr e s e a r c hp r o j e c t sa n dr e s u l t s r e p r e s e n t si t sc o m p r e h e n s i v es t r e n g t h s o ，h o wt om a n a g et h e s ep r o j e c t sa n dr e s u l t si s i m p o r t a n tt ou n i v e r s i t i e s s c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n ts y s t e mi sb e c o m i n gt h ec o r e o f u n i v e r s i t y sm a n a g e m e n t ss y s t e m s w o r kf l o wt e c h n o l o g yi san e w t e c h n o l o g yw h i c hi sg r o w i n gw i t hc o m p u t e ra n d i tr e c e n ty e a r s r e s e a r c h i n ga n di m p o r t i n gt h i st e c h n o l o g yc o u l di m p r o v ea n do p t i m i z e b u s i n e s sp r o c e s so fs c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n t ，a n dc o u l di m p r o v ew o r ke f f i c i e n c y o fm a n a g e m e n t i ti sab e t t e rw a yt or e a l i z et h ep r o c e s s e sc o n t r o lo fm a n a g e m e n t ，t o m a k et h e s ep r o c e s s e sm o r ef l e x i b l e t h i sa r t i c l eb a s e do nt h es c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n ts y s t e mo fb e i j i n g j i a o t o n gu n i v e r s i t y d e e p l ys t u d i e dw o r kf l o wt e c h n o l o g y ，d e v e l o p e dac u s t o m i z e d w o r kf l o we n g i n e d e s i g n e das c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nt h e s p e c i f i cc o n d i t i o n sa n dr e q u i r e m e n t so fu s e r s ，a n dr e a l i z e di t m o d e l i n gt h o s eb u s i n e s s p r o c e s s e so fm a n a g e m e n tv i au m l ，a n dr e a l i z e dt h e mi nt h ec u s t o m i z e dw o r kf l o w e n g i n e l i n kt oo t h e rm a n a g e m e n ts y s t e m s ，d e s i g n e da n dr e a l i z e das e r i a lo fd a t a i n t e r f a c e s r e s e a r c hw o r ko ft h i sa r t i c l e ，n o to n l yp r o v i d es o m et h e o r ya n db a s i ct e c h n o l o g y t oe s t a b l i s hs o m es c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n tp r o c e s s e si nt h ew o r kf l o we n g i n eo f t h i ss y s t e m ，b u ta l s ol a i dc e r t a i nf o u n d a t i o nt of u r t h e rr e s e a r c h a f t e rd e p l o y e dt h i s s y s t e m ，p r a c t i c eh a ss h o w nt h a ti tr u n n i n gs t a b l ea n dr e s u l t sa r eg o o d i ts i m p l i f i e do u r t e a c h e r s d a i l yw o r k ，i m p r o v e do u rs c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e r s w o r ke f f i c i e n c y ，a n d p r o v i d e da c c u r a t es t a t i s t i c sf o rl e a d e r st om a k es o m ed e c i s i o n s k e y w o r d s ：w o r kf l o w ；w o r kf l o wm o d e l i n g ；w o r kf l o we n g i n e ；s c i e n t i f i cr e s e a r c h m a n a g e m e n t ；s c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n ts y s t e m ；p y t h o n ；d j a n g o c i a s s n o ：t p 3 i i 1 1 1 = | 匕塞銮适盔堂亟谴堂位i 金塞互i直 1 引言 1 1研究的背景和意义 管理信息系统在高校中应用多年，已经深入到高校教学、科研等各个领域n3 1 ， 渗透到高校运转的各个环节。高校是科研工作的中坚力量，其项目和成果的数量 和质量直接体现了高校的实力。如何对高校科研项目和成果进行有效管理意义非 凡。设计和开发适合我校科研工作的管理信息系统，可以直接掌握科研项目的详 细信息，研究进度，经费状况，人员状况等；能够为我校的学术交流，成果共享， 获奖展示提供有效手段，使得科研工作的管理更加高效、规范，更好地为科研项 目本身服务，从而推动整体科研水平的提高。 随着我校科研管理任务的加重，管理对象的增多和管理要求的细化，原有的管 理系统越来越不适应现今管理的需求。在2 0 0 9 年学校深入学习贯彻科学发展观活 动中，广大老师也对科研管理提出了更高的要求。为了适应新的管理要求，科研 管理信息系统面临全面升级的需要。 建立科技信息系统的目的在于解决前述在科技管理和服务工作中存在的问题， 提高学校的科研服务和管理水平。通过科技信息系统的逐步建设，应使新的科技 信息能具有如下指标性功能或性她i j e - 加强信息利用与发布，使广大老师、各级领导、业务人员和外部单位能方便快 捷的得到所需的各种数据。 降低信息处理人员的数据处理工作量，提高服务质量。 提供新的手段，加强科技业务相关部门之间的互动，通过信息化手段减少业务 人员之间、师生与业务人员的电话和面对面交互环节，提高办事效率，降低业 务风险。 通过技术手段、信息共享和一致性信息引用，提高成果和项目数据的质量、可 靠性、可信性和权威性，使之作为参考、引用和决策的j f 确依据。 1 2现有科研系统现状 通过学校多年信息化努力，围绕科技业务已经运行的信息系统主要包括： ：项目管理系统，完成项目立项后的各项基本业务流程； 成果管理系统，主要针对论文进行统计管理； l j 匕塞窑煎盔堂亟盟堂僮j 金塞互l 言 各纵向项目来源单位下发项目申报系统，如自然科学基金申报系统等； 科技处网站，对校内外提供基本信息发布服务。 根据前期项目分析以及广大教师的反应，目前这些系统还存在许多问题，特别 是项目和成果管理这两项核心业务系统所提的服务功能，已经不仅越来越不能满 足科技处本身的管理需要，而且也越来越达不到广大教师所期望的服务水平。 原有系统存在的主要问题包括： 1 ) 论文数据存在混乱、不一致、重复、错误等许多严重问题，无法真正起到应有 的作用，并对教师、各学院、各相关部门带来了很大的重复工作量。 2 ) 教师办理相关业务时项目管理系统提供的便捷性不够，使教师和学生经常需要 重复往来于不同的岗位，浪费大量宝贵的时间。同时，项目管理系统流程固定， 无法适应管理模式的变化。 3 ) 项目管理系统缺少细节数据，给项目管理工作带来许多不必要重复劳动和风 险。 4 ) 科研项目结题信息缺乏，部分导致各级部门在做科研成果推广、科研项目拓展、 科研项目对接时缺少基础信息，失去许多项目机会。 5 ) 各科研基础信息缺少集成、共享、动态更新、开放和发布机制，致使各级相关 人员和机构所需的科研统计工作存在统计不及时、数据不准确、统计工作量大 等问题，使各级管理人员，包括各级领导管理人员，科研秘书，广大教师无法 及时了解各层次数据。 6 ) 各科技信息系统是不同时期分块开发的，与学校各信息化系统结合不够紧密， 与其它信息系统的互动不足，导致业务办理过程需要过多的人员和纸质文件来 往，也使其它需要科技信息的部门无法有效、便捷地得到真实的数据。 7 ) 许多上级部门的重要纵向项目对项目申报具有一些限制，因申报限制所需基础 信息不够，导致管理人员工作量大，同时也容易给项目申报人带来不必要的损 失。 1 3系统拟实现目标 北京交通大学校园网已经实现万兆核心，百兆到桌面的规模，为全校师生提供 了较好的网络环境。在此基础上，实现校内收发文的电子化和网络化，开发校级 的各种管理信息系统，包括人事、财务、教务、科研、资产管理系统等，使这些 管理系统工作在校园网络上，并提供校园内部的查询、统计等功能。从学校整体 角度出发，重点建设和推行全校的综合办公自动化系统，提高办公效率，增加管 理透明度。 2 科技处是在校长、主管科研副校长领导下，负责全校科学研究、技术服务、学 术交流、科技成果转化、平台建设、科技园建设、科技产业发展、工程研究、学 报编辑等同常组织管理的工作机构。目前主要有项目管理科、成果交流科、科研 平台科、综合科、科技( 发展中心) 开发部、学报编辑部、军工办等科室或部门。 科技处的核心工作主要围绕学校师生的科学研究相关过程和内容开展管理和服务 工作。 科研管理信息系统是为了实现高校科研业务的高效管理，增强科研业务人员的 业务能力，提高业务人员工作效率，减少科研人员办理手续，保证科研信息的有 效性、可查阅性等，并且与其他应用系统紧密结合。本系统针对科研管理具体流 程进行设计，在原有业务基础上，同业务管理人员一起对当前业务进行整合，使 科研管理更加系统化和规范化。 系统对我校科研工作中各个环节的信息进行收集、加工、转换、储存、统计和 分析，促进科研工作的程序化、规范化，提高工作效率，保证工作效果。充分发 挥后台数据库存储、检索数据迅速准确的功能，对我校教师的科研项目、成果进 行网上填报。教师如果获得新的科研项目或取得新的成果或奖励，以及经费等情 况，可登录系统，新增或更新自己的项目、成果等记录。同时，系统为了领导能 到能够动态掌握科研相关信息，可使用科研统计功能，通过比对分析，及时发现问 题，解决问题，充分调动科研积极性，最终促进我校整体科研水平的提升。另外可 以迅速及时地向上级科研部门提供科研统计数据。 在系统实施后，科研业务管理将以本系统为管理工具，实现同常管理的一般流 程，大大提高工作效率和安全性。 科研管理信息系统不仅作为科研同常工作的管理工具，还作为整个校园信息 化平台的一个部分，在数据、运行环境和流程上完全集成到公共数据平台系统中， 在各个方面同全校的业务和资源融合在一起，实现信息共享、数据交互和资源统 一，实现学校的统筹管理和设计。 1 4 本文组织结构 本文以工作流技术在科研管理信息系统中的应用研究与实现为主题，围绕系 统所采用的技术及其设计与实现进行详细阐述，分为六部分，各部分安排如下： 第l 章：引言。介绍了课题研究的背景与意义、研究现状、课题任务以及本 文的组织结构。 第2 章：主要介绍了工作流技术。首先介绍了工作流和工作流模型，接着介 绍了工作流引擎，及工作流引擎建模理论和工具。 3 第3 章：针对系统的设计目标及原则，列出了系统功能模块，然后对系统的 可行性及系统需求进行了分析，并进行了各个子系统的划分与设计。 第4 章：对系统进行了详细设计。首先介绍了系统的设计原则，接着对功能 模块进行了详细设计，然后着重列出了科研管理信息系统实现的几个主要业务流 程，并对业务流程做了详细的说明。 第5 章：是系统实现。首先对系统实现技术进行了必要的介绍，然后基于工 作流技术对本系统进行了系统建模，接下来是基于工作流的系统实现，重点介绍 了项目管理的系统实现方法，最后展示了系统实现的页面。 第6 章：对全文进行了总结，并提出了系统需要进一步改进和完善的地方。 4 2 工作流技术 2 1工作流和工作流模型介绍 2 1 1工作流概述 1 9 9 3 年工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a liti o nw f m c ) 髓羽的成立 标志着工作流技术开始进入相对成熟的阶段。为了实现不同工作流产品之间的互 操作，w f m c 瞳2 1 在工作流引擎的相关术语、体系结构及应用编程接口( w a p i ) 等方 面制定了一系列标准。 目前对工作流还没有完全统一的定义。不同的研究者和工作流产品供应商从 不同角度给出了对工作流的不同定义，下面给出几个有代表性的描述： 工作流管理联盟( w f m c ) 给出的工作流定义是：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：工作流是将一组任务组织起来完成某 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。 g i g ag r o u p 的定义：工作流是经营过程中可运转的部分，包括任务的顺序以 及由谁来执行、支持任务的信息流、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 给出的定义是：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用到的各种参数。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要的应用程序。 w m p v a n d e ra a l s t 的定义乜3 ：工作流。妇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 开始之前就已经 就绪。 一 范玉顺( 清华大学国家c i m s 中心) ：工作流h3 是一种反映业务流程的计算机 化模型，是为了先进计算机环境下实现经营过程集成与经营过程自动化而建 立的可由工作流引擎执行的业务模型。 本文采用的定义：工作流指这样一个过程，它包括一组活动及活动的顺序关 系，定制了活动的启动和终止条件，以完成整个项目目标或者对完成整个项目目 标所作的贡献。 从高校及企业应用出发，我们认为工作流的理念n 钉是协同和集中，协同是针 对人来说的，强调了处于不同的部门，不同的工作组中的人，来协同的完成某项 工作，最终达到高校及企业的经营管理目标。协同的理念既体现了协作又体现了 任务和职责的分离。集中主要是针对业务过程而言，通过业务过程的集中管理和 监控，达到对高校及企业经营活动的控制，从而提升了高校及企业的管理水平。 2 1 2工作流基本概念 工作流是经营( 业务) 过程的一个计算机实现，并包括以下几个本质的问 题，即业务过程是什么( 由那些活动或任务组成，也就是结构上的定义) 、怎么 做( 活动间的执行条件、规则及需要交互的信息，也就是控制流和数据流的定义) 、 由谁来做( 人或计算机应用程序，也就是组织角色的定义) 、做得怎样( 通过工 作流引擎进行监控) 。图2 - i 显示了与工作流相关的基本概念及其联系。 图2 1 与丁作流相关的基本概念及其联系 业务流程( b u s i n e s sp r o c e s s ) ：在功能确定的组织结构中，能够实现业务 目标和策略的相互连接的过程和活动集。例如：项目申请过程、项目中期审核过 程及项目结题过程等。 活动( a c t i v i t y ) ：指的是工作流中的一个逻辑步骤或称环节。它包含的信 息有：开始和结束条件、可参与到此环节中的用户、完成此活动所需的应用程序 或数据以及关于此活动应如何完成的一些限制条件如时间上的限制等。 工作流引擎( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ) ：工作流引擎指运行在一个或 多个称为工作流机的软件上的用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系 i e 塞銮适太堂亟簋堂位i 佥塞往速拉苤 统，它和工作流执行者( 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。 过程实例( p r o c e s si n s t a n c e ) ：一种实例化的业务过程，是过程的一次相 对独立的执行。工作流引擎创建、管理和终止过程实例，完成业务过程包含的工 作单元。 活动实例( a c t i v i t yi n s t a n c e ) ：一种实例化的过程活动，是过程中活动 的一次执行。一个过程实例中可能同时存在多个活动实例，如多个并发的活动： 而一个活动实例不可能同时存在于多个过程实例中。 2 1 3工作流参考模型 工作流根据其用途和技术的不同，可分为以下四种： 1 ) a d m i n i s t r a t i v e i 作流：用于执行简单协同规则的、可重复和可预测的流程， 它的执行步骤和规则是事先定义的，不要求控制复杂流程和访问多个信息系 统。例如申请学位、登记车辆。 2 ) a d h o c 工作流：多用于执行办公流程或处理异常情况，能够提供合作协同功 能，但不控制各工作顺序，支持它的w f m s 也叫群件。 3 ) c o l l a b o r a t i v e 工作流：主要由参与者的交互来刻画，不像其它类型的工作 流总是向前流转，它还包括循环流和反向流。由于不可能预先定义后面的流 程，因而很难使用现有工具对该类动态工作流进行建模。 4 ) p r o d u c t i o n i 作流：工作流的高级形式，是关键业务流程的一种实现，直接 关系到组织的功能，一般指大规模复杂异构的执行环境，包含各类任务、人 和组织。信贷业务和保险业务都属此类典型的例子。 另外，按照底层实现技术的不同可将工作流系统h 1 分为：邮件型工作流、文 档型工作流和过程型工作流。邮件型工作流依赖于电子邮件，适用于 c o l l a b o r a t i v e 和a d h o c 工作流；文档型工作流基于文档流转的思想，它与外部应 用的交互受限，适用于a d m i n i s t r a t i v e 工作流：过程型工作流对应于p r o d u c t i o n 工作流，它实现自己的通信机制，在底层数据库的基础上提供大量与传统和新的 应用接口。本系统中大部分工作流模型属于a d m i n i s t r a t i v e 工作流。 2 2工作流引擎概述 2 2 1工作流引擎的基本概念 2 w f m c 给出的关于工作流引擎的定义乜2 1 是：工作流引擎是一个软件系统，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。 通常，工作流引擎指运行在一个或多个称为工作流机的软件上的用于定义、 实现和管理工作流运行的一套软件系统，它和工作流执行者( 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。 虽然不同的工作流引擎具有不同的应用范围和不同的实施方式，它们还是具 有许多共同的特性。从较高的层次上来抽象地考察工作流引擎，可以发现所有工 作流引擎都提供了三种功能： 1 ) 构造阶段的功能n 町( b u i l d t i m ef u n c t i o n ) ：就是能够定义和组织企业的 业务过程以及过程中的每一个步骤。在这个阶段将现实世界的业务过程转化 为某种计算机的形式化或者半形式化表示。一个好的工作流引擎在运行时应 该可以改变过程原有的定义，从而使系统具有更强的灵活性n4 | ，更好地满足 现实中高校和企业在处理工作时的要求。 2 ) 运行阶段的控制功能n 町( r u n t i m ec o n t r o lf u n c t i o n ) ：就是负责创建、 删除及控制过程，激活相应的资源和应用，完成一个活动到另一个活动的控 制转移，将工作任务通知给过程参与人员等。该部分是工作流引擎的核心。 3 ) 运行阶段的交互功能n 田( r u n t i m ei n t e r a c t i o nf u n c t i o n ) ：就是在工作流 的运行中，工作流引擎与用户( 工作流参与者和管理人员) 及外部应用程序 进行交互的功能。 工作流引擎的三个主要功能之间的关系如图2 - 2 所示。 图2 2 工作流引擎的功能 3 工作流引擎n 卅对使用工作流模型描述的过程进行初始化、调度，并监控过程 中每个活动的执行，在需要人员介入的场合完成计算机应用软件与操作人员的交 互。这样工作流引擎实现了在模型中定义的活动( a c t i v i t y ) 过程与现实世界中 实际过程之问的连接。这个连接通过工作流引擎与应用软件、操作人员的交互来 完成。实现这个连接核心功能的是工作流管理软件，又称为工作流引擎。 工作流引擎除了完成过程的创建、删除、活动的执行与控制外，它的另外一 个重要的功能是完成与应用软件及操作人员的交互。这是因为在实际高校和企业 ，应用中，应用软件和操作人员是完成经营业务工作的主体，而工作流引擎通过过 程定义和活动之间顺序控制实现这些独立的功能实体间的集成，从而使整个高校 和企业经营活动成为一个协调运行的整体。 2 2 2工作流引擎体系结构 w m f c 提出的工作流参考模型的体系结构n 们如图2 - 3 所示。这个参考模型的体 系结构给出了抽象的工作流引擎的功能组成部件和接口中，它能够满足工作流引 擎和产品应该具有的主要功能特征，可为实现工作流产品之间的互操作提供公共 接口的基础。必须指出，组成工作流引擎的每个功能部件可以在不同的软硬件平 台主采用不同的方法实现，同样接口也可以在不同的软硬件平台上采用不同的设 计技术和编程语言进行编程。一般说来，工作实现不同工作流产品之间的集成， 它们会按照互操作和协作的不同要求在一定层次上开放其接口。 工作流引擎主要由三类构件组成： ( 1 ) 软件构件心叭：完成工作流引擎不同组成部分功能的实现。 ( 2 ) 系统控制数据瞳：工作流引擎中的一个或多个软件构件使用的数据。 ( 3 ) 外部产品数据啪1 ：对于工作流引擎来说，它们不是工作流引擎的组 成部分，而是属于处部系统和数据，它们被工作流系统盯3 调用来完成整个和部分 工作流管理的功能。 工作流参考模型中涉及的几种数据如下： ( 1 ) 工作流控制数据口训：工作流引擎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引擎进行控制。用户、应用程序或 其他的工作流引擎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n 叫( w o r k f l o wr e l e v a n td a t a ) ：工作流引擎透过工 作流相关数据来确定过程实例状态转换的条件，并选择下一个将执行的活动。这 些数据可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。 4 ( 3 ) 工作流应用数据n 引( w o r k f l o wa p p li c a t i o nd a t a ) ：这种数据是指 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，如产品结构数据、定单数据、生产作业计划数据等。工作流引 擎无法也不需要对它们进行访问。 图2 - 3 上作流引擎体系结构 2 2 3工作流引擎参考模型 工作流管理联盟w f m c 乜羽提出了一个工作流参考模型n 9 1 ，约定了工作流系统口1 的体系结构、应用接口及特性，主要目的是为了实现工作流技术的标准化和开放 性，工作流参考模型如图2 - 4 所示。 5 图2 4 工作流引擎参考模型图 下面简要介绍系统中的各个部分。 ( 1 ) 流程定义工具n 踟 以计算机能够处理的形式进行流程的定义。它可以是形式化的流程定义语言 或对象一关系模型，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。 ( 2 ) 工作流客户应用n 劬 工作流客户应用( w o r k f l o wc 1 i e n ta p p l i c a t i o n ) 是指用户操作工作流引 擎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，并完成与用户操作间的交互。工作流任务表管理器既可以作为工作 流产品的一部分提供给用户，也可以由用户编写程序束实现。 ( 3 ) 直接调用应用蜘 直接调用应用( i n v o k e da p p l i c a t i o n ) 适合不需要人员参与的自动活动。 在模型定义时，定义者需要为应用的启动而提供应用的一些信息，如应用程序的 类型、地址等，工作流机通过过程模型中定义的活动信息、应用程序类型和所需 的数据来激活应用程序，从两完成工作流中的自动处理部分。 ( 4 ) 工作流执行服务u 叫 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 ) 由一个或多个工作流引擎 组成，用于创建、管理和执行工作流实例。应用程序通过w a p i 与之进行交互。它 为过程实例化与激活提供运行时坏境，负责解释和执行工作流过程定义，并与过 程执行中所需的外部资源进行交互。在分布式的工作流执行服务中，每个工作流 引擎控制部分过程的执行，并与这部分过程中的活动相关的用户和应用工具程序 进行交互。分布式工作流系统口1 使用特定协议和交换格式来同步各工作流引擎的 6 操作、过程交换和活动控制信息。 ( 5 ) 工作流引擎 工作流引擎是为单个工作流实例的执行提供运行时环境的软件服务，它是工 作流执行服务的核心，一般提供以下功能 解释过程定义。 控制过程实例的创建、激活、挂起、终止等。 控制活动实例间的导航，包括顺序或并行的操作、生存期控制、工作流相关 数据的解释等。 管理参与者的登入与退出。 确定需提交用户参与的任务项并提供支持用户操作的接口。 维护工作流控制数据和工作流相关数据，在引擎和用户、应用程序间传递工 作流相关数据。 提供用于激活外部应用程序和访问工作流相关数据的接口。 提供管理和监控工作流过程实例执行情况。 ( 6 ) 系统管理与监视工具 系统管理与监控是复杂软件系统一个非常重要的功能。在实际应用，尤其是 在高校和企业应用中，系统在运行过程中不可避免地会出现许多意外情况，正确 及时地处理这些意外情况对于保证应用系统良好运行具有十分重要的意义。除了 在系统设计实施中充分考虑各种情况，提高应用系统的可靠性和健壮性外，提供 良好的系统管理与监控工具对于提高系统的应变能力，充分发挥用户处理复杂问 题的聪明才智是个有效的方法。 工作流系统n 1 管理与监控工具能够对工作流在整个组织内的流动状况进行监 视，并提供一系列的管理功能，实现安全性、过程控制和授权操作等方面的管理。 它包括以下几个方面的功能n 引： 建立、设置和优化组成工作流引擎的各个软件。 对过程模型进行实例化。 将过程模型中的角色实例化。 将运行中的过程实例、活动实例和数据分发到各个工作流引擎中。 启动、挂起、恢复和终止过程实例。 管理正在执行的过程实例，并对正常结束或异常退出的过程实例的历史数据 进行统计和分析。 工作流引擎还应具备的几个接口： 为过程定义交换接口，定义了工作流过程模型的互换格式和读写操作a p i ； 为应用编程接口，规定了客户方应用程序与工作流执行服务之间的操作方 7 式； 为互操作接口，定义了不同工作流引擎之间进行信息交互的接阴； 为系统管理和监控接口，主要实现对工作流系统f 7 】的管理和监控。 2 3 工作流引擎实施步骤 工作流引擎在实际系统中的应用一般分为三个阶段：即模型建立阶段、模型 实例化阶段和模型执行阶段，如图2 5 所示。 图2 - 5 工作流引擎实施三步 在模型的建立阶段，通过使用工作流建模，完成高校和企业活动过程模型的 建立，将高校和企业的实际活动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要的资源。 模型执行阶段，完成活动过程的执行。 2 4工作流引擎模型设计 2 4 1工作流建模理论 工作流建模n 刀是指在概念级上给出业务过程的抽象表示，也就是说工作流建 模要指出业务过程中的活动以及活动间的关系，还要对活动间所传递的信息、活 动的执行实体及活动所需要的资源等进行描述。在这个阶段，w f m c 心羽做了两个方 面的工作： 定义一个元模型1 ：所谓元模型是指描述工作流模型的模型，用于描述工作 流模型内部包含的各个对象和对象之间的关系及对象的属性。 定义一套可以在工作流引擎之间、管理系统与建模工具之间的交互过程模型 定义接口，即工作流引擎接口3 。 2 4 1 1 工作流元模型 工作流元模型n 力包含了工作流定义、活动、转换条件、工作流相关数据、角 色、需要激活的应用程序等基本实体，如图2 - 6 所示。 图2 6 过程定义元模型 1 ) 工作流定义：工作流定义反映了经营过程的目的，即这个过程要实现的目的 和最终达到的目标是什么。它一般包含诸如工作流模型名称、版本号、过程 启动和终止的条件、系统安全、监控和控制信息等一系列基本属性。 2 ) 活动：活动相应于经营过程中的任务( 流程中的每一个步骤) ，主要反映完 成经营过程需要执行那些功能操作。活动主要属性有活动名称，活动类型( 原 子级活动、子流程等) ，活动的前、后条件以及调度约束参数( 如最长处理 时间、排队等待时问) 等。 3 ) 转换条件：主要负责为过程实例的推进提供导航依据，主要参数包括工作流 过程条件( 执行某个活动的条件) 和通知条件( 通知不同用户的条件) 。转 换条件对应于活动过程中的业务规则和操作顺序。 4 ) 工作流相关数据：是工作流引擎执行任务推进的主要依据。工作流实例运行 时工作流引擎主要根据工作流相关数据和转换条件进行推进。工作流相关数 据的属性包括数据名称、数据类型和数据值等。 5 ) 角色：主要描述执行活动过程中参与操作的人员和组织单位。角色属性主要 包括角色的名称、组织实体、角色的能力等。角色或组织实体决定了参与某 个活动的人员或组织单元。 6 ) 需要激活的应用程序：主要属性包括应用程序的类型、名称、路径及运行参 数等。应用主要描述了用于完成活动过程所采用的工具或手段。 2 4 1 2 工作流引擎接口 工作流引擎接e 1 “铂描述了工作流定义输入与输出接口；它在建模方面红要覆 盖了以下几个功能： 9 1 ) 通信建立：建立各个参与运行的系统之问的通信连接，并且在完成协作后断 开通信连接； 2 ) 工作流模型操作：对过程模型的名称进行检索，并完成对过程模型对象的读、 写等； 3 ) 工作流模型对象操作：在建模工具中完成创建、检索和删除对象的操作和完 成创建、设置和删除对象属性的操作。 目前，有很多方法可以用来进行工作流模型的的定义和描述，他们最终实现 的目的是将业务流程抽象为上述流程模式的组合。如：基于活动网络的建模方法、 基于p e t r i 网 2 1 的建模方法、基于u m l 活动图的建模方法及基于面向w e b 的建模方 法引。 3 系统总体架构设计 3 1系统功能简介 科研管理信息系统两个最重要的职能一是能够对各职能机构提供科研信息 的管理功能，二是能够对广大教师提供科研信息的综合服务功能。所以对于机构 使用者来说，科研管理信息系统以一种管理性质的方式来进行系统使用，而对于 教师来说，允许以一种教师科研工作室的方式使用科研管理信息系统，教师使用 科研管理信息系统时能够感觉到是在一种符合自己个性、精简的、集中自己需要 信息的平台上进行操作，所以系统在设计时要考虑到以上因素，能够设计一款符 合教师自身工作需要的系统平台来。 将建设的科研信息平台主要为科技处项目管理科、成果交流科、科研平台科 和综合科的相关业务提供支持。总结起来，该平台将提供如下的功能，并将使相 关的人员受益： 提供或改进当前的项目管理手段，不仅提供项目的立项管理，而且为了解项 目的实施过程提供支持，并且将提供更好的项目结题后的信息管理。在这个过程 中，教师、项目管理人员和业务相关的人员都能从繁琐费时的手续办理、报表统 计中得到解放，各级领导也能够方便实时地了解全校项目的情况。 提供完善、便捷的成果管理功能，能够随时根据项目类型、学科类别、所属 学院、教师等条件准确统计各类信息，包裹成果信息、项目进行情况等，并能够 了解相关的项目、成果( 包括鉴定、获奖) 等详细信息。 提供完善的平台管理，实现各类平台信息的即时统计。 为日常工作提供有力的支持。在校内的一些办公手续实现网上办理，并且在 1 0 办理过程中实现信息的邮件通知。 提供项目、成果、平台方面的统计报表功能，大幅减轻现阶段人工统计的工 作量。 搜集各类科研人员的研究信息，更好地为科研人员提供服务和培育支持。 3 2系统定义与系统目标 3 2 1系统定义 本文中所称系统为北京交通大学科技信息系统，整个系统由数据、软件与硬 件环境组成，服务于前述需求。系统通过对科技业务中所涉及数据或信息进行采 集、加工、存储、管理、发布，服务于学校的科技业务和科技工作决策，以提升 学校的科技服务水平和管理能力，提高信息的透明度，提高信息发布的效率。 3 2 2系统设计目标与要求 系统总体目标在于通过软硬件环境建设，搭建一套服务于我校科研业务的信 息系统。 系统在建设过程中必须考虑以下主要因素或满足以下要求： 科技业务与科技信息利用要求 现有科技业务系统现状 系统建设成本 系统安全运行要求 校内基础信息系统现状 全校信息化设计 合理的技术架构 易用性要求 易手维护性要求 3 3系统数据层次与数据流设计 3 3 1系统数据层次设计 从总体上，我们可以将整个系统的数据大致分成如下6 个层次。 ( 1 ) 接口数据层 接口数据层用于接收外部系统进入的和人为录入的数据，如来自各类系统的 e x c e l 表单，校内科技相关信息单据等。 ( 2 ) 预处理业务数据层 该层数据主要包括现有的立项数据库、将被替代的论文专著加j j ：数据库、知 识产权申请、科技奖励申请、成果鉴定申请库、论文保密申请、计划学术活动等 源自接口数据层，用于科技口基础业务办理的数据。这些数据符合一定的条件以 后，将进入管理业务数据层。 ( 3 ) 管理业务数据层 该层数据是本系统是核心数据，主要包括立项完成后用于项目过程管理的项 目数据库，论文著作预处理完成的论文著作数据库，知识产权数据库等其它成果 库。本层数据服务于科技管理业务，主要面向科技口业务人员，并为统计与发布 数据层服务，也可以作为统计与发布数据的直接来源。 ( 4 ) 统计与发布数据层 该层数据主要面向科技信息统计业务，数据来自管理业务层，面向学校各级 单位、上级单位或门户、各类用户的统计分析要求，用于向外提供统计结果、提 供查询服务、发布科技信息等。 该层数据可以包括一些服务于固定报表的定制格式数据模型，用于通用查 询、自定义查询或多维分析的星型模型，面向外部系统或单位的外部接口模型， 面向特定分析要求的分析模型等。 ( 5 ) 个体数据层 个体数据层是指在最终用户层的数据层次，直接面向各类不同用户的数据需 求，其数据模型对应于不同用户的数据需求模型，模型灵活性较强，数据一般不 做长期保存。 ( 6 ) 元数据层 该层数据主要包括系统所应具有各类元数据，包括技术元数据和业务元数 据。技术元数据包括系统设计文档、数据字典、各类技术文档、维护手册、系统 使用日志、系统监控数据等数据库应用系统所应具有的技术元数据。业务元数据 主要包括各类业务设计、各类技术术语的解释，用于面向各类用户。 3 3 2系统总体数据流图 图3 - 1 给出系统的总体数据流图。 1 2 蜷 l t 竹 州 毂 挂 般 r 教 瓴 ，o 、 q 降 ! 吣 q 研降 ? a ；j ”。； 叫l 敞娥 慧0 i j t ； 战、l ! i 再j ：l ；j 图3 一l系统的总体数据流蚓 q 摊 h ”， j l 贫 c 继 热蝉 稀跳 稀挑筛炎 。凤 庶吣 贫 n爨黜 稀抛 3 3 3系统数据流图说明 3 3 3 1数据源层 系统的数据来源于系统的外部，本系统数据来源较为复杂，数据源的数据由 数据源本身加工产生，从业务层面看，系统的数据源数据是指系统之外与科技业 务相关的活动所对应的、由外部系统加工生成的、在管理上必须作为业务凭据保 证在本系统中的数据，所有这些数据是校科技业务活动过程和结果的反应。从技 术层面看，数据源包括校内外信息系统、纸质文档、电子文档等。 ( 1 ) 项目相关业务人员录入或导入的项目数据 这些由现有的科研项目立项系统处理。这些项目数据主要为项目的描述信息， 此处的项目一般指成交后的项目，如企事业单位委托的横向项目、得到批复的自 然科学基金项目、得到学校审批的校基金项目、其它中标后或批复后的省部级项 目。数据的最初形式可以纸质批复或审批结果，也可以是源自其它系统的电子文 档。纸质数据由科研业务人员通过立项系统的录入界面录入到系统中，电子文档 可以人为录入，如果可能，也可以考虑采用适当的自动转换程度导入到立项系统 中。 ( 2 ) 来自外部的成果数据 成果数据泛指学校师生经过各类科研活动后，得到校内外认可的科研成果， 主要包括论文、专著、知识产权、奖励、验收评审结果等。 这些数据进入系统的方式根据最初数据源介质的形成而有所不同，可以是人工 录入，也可以自动导入。主要的数据源头为论文专著检索信息，师生录入论文专 著信息，各类成果批复返回信息。 ( 3 ) 来自学校基础信息库的基础数据 这些基础数据是系统的重要参考数据，主要有校内组织机构数据、教师和学 生基本信息数据等。这些数据应采用数据同步程序自动地学校指定的数据源中去 获取，相关数据源还需要进一步明确，在设计前需要与人事与校信息部门进行沟 通明确。 ( 4 ) 来自校财务部门的相关财务信息 根据学校的财务管理机制要求，所有经费由学校统一代收代管。来自校财务 处的信息包括各类经费到账信息，各项科技相关事宜开支信息( 主要为项目开支) ， 各类项目经费入账确认信息。 ( 5 )由业务人员录入的科研平台信息 1 4 这类信息与校重点实验室平台管理工作有关，主要包括重点实验室的人员、 场地、设备、开放课题、相关文档等基础数据。 ( 6 ) 从外部环境中自动采集信息 系统