（摄影测量与遥感专业论文）工作流管理系统研究及其在土地登记中的应用.pdf

摘要 工作流是在企业级计算中为业务过程建模和实现业务过程重组的软件技术。 工作流的内容就是一系列相互衔接，自动进行的业务活动或任务。工作流管理系 统是通过软件来定义、创建、管理和优化工作流执行的系统。工作流的目标是使 企业中大量的任务和活动能够协调一致运行，能够在正确的时闻将正确的信息传 递给正确的人，从而完成正确的业务流程。工作流管理系统的应用，可以加速企 业内部商务和管理流程处理的速度，提高处理的效率，实现处理的自动化或部分 自动化。 本文首先通过研究工作流参考模型，阐述工作流体系结构中的各主要构件与 接口。针对工作流管理系统的系统结构和能力上的不足，采用基于j 2 e e 的体系 结构，以解决系统结构和能力上的不足，使工作流管理系统能够支持异构、自治、 分布的环境，支持分布式对象计算，从而整个工作流管理系统具有开放性和可重 构性。对工作流管理系统的核心部分实现进行了深入的研究，分析工作流管理系 统的组成和行为特征，并对过程对象的协作关系进行考察，给出工作流管理系统 的设计方案。并对工作流管理系统的核心部分，包括工作流引擎、工作列表管理 器和管理监控等进行总体设计和各功能模块的具体实现。 本文最后针对目前地籍管理信息系统中，对土地登记流程变更缺乏柔性，将 本文设计和开发的工作流管理系统应用于土地登记中，有效地解决了由于土地管 理部门组织结构的变动或其他因素而引起的业务流程的变更，从而导致整个系统 重新构建的问题。并对试验系统的运干于结果进行分析，表明该工作流管理系统能 按照预定的需求运行，各部分的功能都正常使用。 关键词：工作流工作流管理系统工作流参考模型工作流引擎工作列表管 理器管理监控土地登记 a b s t r a c t w o r k f l o wi sat e c h n o l o g yw h i c hi su s e di no p e r a t i o nm o d e l i n ga n dr e a l i z a t i o n b u s i n e s s p r o c e s s e sr e o r g a n i z a t i o n i nt h eb u s i n e s s c a l c u l a t a t i o n t h ec o n t e n to f w o r k f l o wi sas e r i a lo f c o n n e c t i o nw i t he a c h p a r t s ，t a k i n ga c t i o no f o p e r a t i o na c t i v i t y o rm i s s i o na u t o m a t i c a l l y w o r k f l o wm a n a g es y s t e mi sas y s t e mt h a ti s d e s i g n e dt o d e f i n e ，i n i t i a t e ，m a n a g ea n do p t i m i z ew o r k f l o wb ys o f t w a r e t h eg o a lo fw o r k f l o wi s t om a k e g e n e r o u sa s s i g n m e n t sa n d a c t i v i t i e st oc o o r d i n m ew e l lw i t he a c ho t h e ra n dt o s e n dt h ec o r r e c ti n f o r m a t i o nt ot h er i g h tp e r s o na te x a c tt i m e ，w h i c hm a k es u r et o a c c o m p l i s ht h ec o r r e c to p e r a t i o nf l o w t h ea p p l yo f w o r k f l o wm a n a g es y s t e mc a n a c c e l e r a t et h ei n t e r a lb u s i n e s sa n d m a n a g e m e n tf l o w , r i s e t h ee f f i c i e n c y o f d e a l i n ga n d r e a l i z i n gd i s p o s ea u t o m a t i o n o rs e m i a u t o m a t i o n t h i s p a p e r f r s tr e s e a r c h e dt h er e f e r e n c em o d e lo f w o r k f l o wa n d e x p l a i n e de v e r y m a i ne l e m e n ta n di n t e r f a c eo fw o r k f l o wm a n a g m e n ts y s t e m r a i s e das o l u t i o nb a s e d o nj 2 e e p l a t f o r ma c c o r d i n g t ot h er e f e r e n c em o d e lo f w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m ， a i m i n gd i r e c t l y a tt h es h o r t a g eo fd i s t r b u t e dw o r k f l o wc o n t r o ls y s t e m ，s u c ha st h e a w k w a r d n e s si nt h ea s p e c to fw o r k f l o wd e f i n i t i o na n dt h ed i m c u l t yo ft h ec o m p l e x w o r k f l o wd e f i n i t i o na n ds oo n i ta l s og i v ead e s i g no fw o r k f l o we n g i n eb yr e s e a r c h o fw o r k f l o we n g i n er e a l i z a t i o n ，a n a l y z i n gt h ec o m p o s i t i o na n db e h a v i o rc h a r a c t e r i s t i c o fw o r k f l o we n g i n ea n dc h e c k i n gt h ec o o r d i n a t er e l a t i o n s h i po fp r o c e s so b j e c t i n t h i s p a p e r , d e s i g n e de v e r yc e n t e rp a r to f w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi n c l u d i n g w o r k f l o we n g i n e ，w o r kl i s tm a n a g e ra n dw o r kp r o c e s sm o n i t o r , a sw e l la sw o r k i n g o u te a c hf u n c t i o np a r e mo ft h e s ec o n c r e t e l y a p r a c t i c a lp r o c e s so f c a d a s t r a lr e g i s t e ri su s e da sa e x a m p l e t ot e s tt h ew o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e mw h i c ha r ed e s i g n e da n dd e v e l o p e da x m o r d i n g t ot h i sp a p e r t h e c o n s e q u e n c e o ft h e t e s t i n g i n d i c a t e st h a tw o r k f l o we n g i n ea c ta st h ep r e d i c t r e q u i r e m e n t ，t h e f u n c t i o no f e a c h p a r t i sa c t i n g n o r m a l l y k e yw o r d s ：w o r k f l o w , w o r k f i o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w o r k f l o w r e f e r e n c e m o d e l ，w o r k f l o we n g i n e ，w o r k l i s tm a n a g e r , l a n d r e g i s t e r 河海大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 工作流系统的概述 1 1 1 工作流与业务过程 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域，它是针对日常工作中具 有固定程序的活动而提出的一个概念，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 “。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 ) 是当前国际 上关于工作流技术与规范最主要的标准化组织，它对于工作流的定义有如下描 述：工作流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间传递与执行。从以上定 义中我们可以看到工作流的三个基本特征： 1 ) 工作流是面向业务过程的技术，这是与传统的面向功能的信息管理技术 的不同之处。 2 ) 工作流反映了业务过程的自动化，它描述的是可由计算机系统支持运行 的业务过程。 3 ) 工作流根据业务规则将系统中的各种资源相互关联，并协调完成整个业 务过程。 在实际应用中，工作流常与业务过程重组( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b p r ) 联系在一起，完成对企业( 组织) 中核心业务过程的评估、分析、 建模和操作的实施。虽然并非所有的b p r 过程都需要采用工作流的方式进行实 施，但工作流技术通常是实旆b p r 的一个较好方法，因为工作流提供了业务过 程逻辑与它的信息支撑系统的分离，从而可以修改过程规则来重定义业务过程 1 】 1 3 ( 1 8 1 1 2 工作流管理系统 工作流管理联盟给出的关于工作流管理系统的定义是 1 ： 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。 河海大学硕士学位论文 通常，工作流管理系统指运行在一个或多个称为工作流引擎( w o r k f l o w e n g i n e ) 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。但工作流管理系统不是企业的业务系统，在很大程度上，它为企业的 业务系统运行提供一个软件支撑环境，类似于在单个计算机上的操作系统，只 不过工作流管理系统支撑的范围比较大、环境比较复杂，所以也有人将工作流 管理系统称为企业的业务操作系统( b u s i n e s so p e r a t i o ns y s t e m ，b o s ) 。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与操作界面，才能良 好地完成对企业业务过程运行的支持。因此，工作流管理系统在企业业务过程 中的应用是一个业务应用软件系统的集成与实旌过程。 1 1 3 工作流管理系统的实施 工作沆管理系统不同于e r p 和普通的企业管理信息系统。e r p 和普通的企 业管理信息系统是事务处理系统，其主要目标是满足企业业务操作功能，提高 企业事务处理的效率和水平，一般局限于解决企业内部的具体操作问题，是面 向企业内部功能的。而工作流管理系统的着眼点是面向市场与客户，其目标是 在整个企业的业务层提高企业的业务处理水平，强化企业的市场意识，提高对 市场的应变能力。因此，工作流管理系统在企业的实施方法上也不同于普通的 事务处理系统“。 工作流管理系统在实际系统中的实施般分为三个阶段，即模型建立阶段、 模型实例化阶段和模型执行阶段。图卜1 给出了工作流管理系统实施的三个阶 段。 过程工程师系统管理员 一觳用户 图i - i 工作流管理系统实施的三个阶段 模型建立阶段利用工作流建模工具完成企业业务过程模型的建立，将企业 的实际业务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 河海大学硕士学位论文 过程设定运行所需的参数，并分配每个活动执行所需要的资源( 包括设备、人 员、应用等) 。模型执行阶段完成业务过程的执行，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。 在实际应用中，工作流管理系统的实施与企业的业务过程重组是紧密相关 的。实施工作流管理系统的目的就是要提高企业的柔性，并且能够根据市场的 变化不断改进其业务过程，因此，相应的工作流模型也需要不断地改进以反映 业务过程的变化。工作流管理系统的实施是一个不断循环、不断改进的过程。 1 2 国内外工作流技术的发展状况n 7 m 3 工作流技术起源于生产组织和办公自动化领域，在企业实际应用中，虽然 工作流的概念相对于物流、资金流、信息流等概念要抽象一些，但是，工作流 从更高的层次上提供了实现物流、资金流、信息流及其涉及的相关过程与应用 的集成机制，从而使得企业能够实现企业业务过程集成、业务过程自动化与业 务过程的管理。 8 0 年代中期，f i l e n e t 和w 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。它们把图像扫描、复合文档、结构化路由、 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。比较典型的 有f i l e n e t 于1 9 8 4 年推出的w o r k f l o 商用系统，v i e w s t a r 于1 9 8 8 年推出的 v i e w s t a r ，i b m 于1 9 8 8 年推出的i m a g e p l u s 。早期的工作流自动化只是后台应 用，而且部署费用相当惊人，集中化结构的解决方案根本无法适应大批量应用。 2 0 世纪9 0 年代初，出现针对终端的应用雏形，由于工作流应用的成功离 不开强大的网络引擎，在9 0 年代中期互联网时代到来之前，缺乏全球性的网络 标准和协议，使得这个阶段工作流的发展和应用进展缓慢。工作流自动化基本 上是一种客户端服务器，需要在大量的桌面电脑中分配工作流”客户端”。而在 很多不同的客户端上部署客户端软件费用很高而且很困难，尤其是跨平台的应 用。9 0 年代中期m i c r o s o f t 公司推出占统治地位的视窗平台部分解决了这一问 题。但是，对于如何部署和升级客户端软件的问题仍然没有方便易行的方法。 9 0 年代中后期，对工作流技术的研究以及相关的产品开发进入了较为繁荣 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 r n e t 服务等都已被容纳到工作流管理系统之中。因特网作为全 球化的网络平台出现为建立结构化业务流程环境下连接个人和企业的工作流自 动化应用提供了绝好的平台。浏览器的普及为工作流自动化解决客户端问题提 供了强大的帮助，简化了在多种平台环境的差异化终端部署。科技的快速发展 河海大学顽士学位论文 使原先只可能在大型机上实现的部分在终端上也能实现。企业级数据库、短信 息、h t m l d h t m l 、目标管理以及d c o m c o r b a 等等相关技术的飞速发展推动了部 署成本的降低。x m l 技术的出现使得应用程序之间的数据交换不再需要复杂的 系统合成或开发大量接口程序。新的技术不断被融入工作流中，使得工作流技 术不断得到完善。作为支持企业经营过程重组、经营过程自动化的一种手段， 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，展开了一系列研究项目，取得了显著的成 果。 目前，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分布性、异构性和自治性的特征越来越显著。 企业物理位置的分散性和决策制订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、c l l e n t s e r v e r 体系结构和分布式处理技术的广 泛应用都说明了这样一个事实集中式信息处理时代即将成为过去，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。在这种技术背景下， 工作流管理系统也由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，使得人们从更深的层次、更广的领域 上对工作流展开了研究。近年来工作流产品市场以每年两位数字的速度迅猛增 长，许多公司开发出了各具特色的多种工作流产品。目前市场上比较有影响的 工作流管理软件产品有i b m 公司m q s e r i e sw o r k f l o w 、s t a f f w a r e 公司的 s t a f f w a r e 、c o s as o l u t i o n s 公司的c o s at 】o r k f l o w 、f i l e n e t 公司的v i s u a l w o r k f l o 等。 伴随工作流产品市场的逐渐繁荣，工作流技术的研究正日益受到人们的重 视，许多大学和研究机构都开展了这方面的研究项目，并取得了众多研究成果。 在这些研究成果中，比较著名的有i 酬公司a l m a d e n 研究中心研究开发的基于 持久消息队列的分布式工作流管理系统e x o t i c a 、美国g e o r g i a 大学计算机系 研究开发的具有自适应能力的工作流管理系统m e t e o r ，以及西班牙、意大利、 荷兰联合开发的基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统w i d e 等。当前， 工作流相关技术的研究课题大致可以归纳为以下三个方面： i 工作流的理论基础：包括工作流管理系统的体系结构、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。 2 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( 如面 向对象技术、数据库、分布式计算、图形化用户界面、消息通信、w w w 等) 的 应用、工作流仿真等。 3 工作流技术的应用：包括工作流实施技术在不同应用领域( 如企业业务 过程重组、并行工程、敏捷制造) 的应用方法、应用软件集成等。 河海大学硕士学位论文 1 3 本文研究内容 本文首先深入研究工作流参考模型，阐述工作流体系结构中的各主要构件 与接口。针对工作流管理系统的系统结构和能力上的不足，采用基于j 2 e e 的体 系结构，以解决系统结构和能力上的不足，使工作流管理系统能够支持异构、 自治、分布的环境，支持分布式对象计算，从而整个工作流管理系统具有开放 性和可重构性。对工作流管理系统的实现进行了深入的研究，分析系统的组成 和行为特征，并对过程对象的协作关系进行考察，给出工作流管理系统的设计 方案。并对工作流管理系统的核心部分，包括工作流引擎、工作列表管理器和 管理监控等进行总体设计和其中各功能模块的具体实现。本文的主要内容如下： 1 阐述工作流技术的起源和工作流的基本特征，对工作流工作流管理系统 作一个简单的、初步的介绍。论述了国内外工作流技术的发展状况。 2 通过研究工作流产品实现模型和工作流参考模型，剖析了工作流体系结 构中的各主要构件与接口，包括工作流执行服务、过程定义、工作流客户应用、 应用程序调用、工作流互操作性、系统管理与监控。 3 对工作流管理系统的核心部分进行总体设计与开发。对所使用的开发环 境进行介绍，详细论述工作流管理系统核心部分的模块设计和具体的实现。将 整个系统按照需求进行模块划分。提出具体的实现方案。并论述在实现过程中 遇到的一些关键性技术难点和相应采取的解决方案。其中涉及到性能的提高、 实现流程的恢复、和外部应用的关系和流程控制中面临的问题。 4 针对目前地籍管理信息系统中，对土地登记流程变更缺乏柔性，将本文 设计和开发的工作流管理系统应用于土地登记中，有效地解决了由于土地管理 部门组织结构的变动或其他因素而引起的业务流程的变更，从而导致整个系统 重新构建的问题。并对试验系统的运行结果进行分析，表明该工作流管理系统 能按照预定的需求运行，各部分的功能都正常使用。 河海大学硕士学位论文 第二章工作流参考模型 随着工作流产品市场需求的不断扩大，许多公司纷纷推出了各具特色的工 作流产品。但是，由于工作流管理技术与产品缺乏统一的标准，不同的工作流 产品从术语的定义、系统结构的设计到应用之间的接口规范上都存在较大的差 异，因此，不同产品之间的互操作以及产品与其他应用之间的集成十分困难。”。 这种情况给开发商和用户都带来了很大的不便，也在一定程度上阻碍了工作流 管理系统的推广与发展。 在这种背景下，1 9 9 3 年，国际上成立了“工作流管理联盟( w f m c ) ”组 织，现有3 0 0 多名分别代表了软件开发商、用户、学术界和咨询界的成员。w f m c 制定了有关工作流管理系统的一系列规范，定义了工作流管理系统的结构及其 与应用、管理工具和其他工作流管理系统之间的接口，其目的就是为了实现工 作流技术的标准化和开放性，从而使不同的工作流产品可以协同工作，并提高 工作流应用与其他i t 服务的集成能力。进而提高工作流技术在i t 市场的有效 应用。 w f m c 制定的工作流参考模型( w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ) 即是为上述各 种规范的开发提供一个支持框架，为工作流管理系统确定其特征、术语和组成 部分，使得各个规范能够在工作流系统整体模型的范围中进行开发。 2 1 工作流管理系统综述 2 1 1 工作流管理系统的特征 尽管存在应用范围和实现方式的多样性，所有的工作流管理系统都表现出 一些共同的特征，这为不同产品的集成和互操作提供了基础。从比较高的层次 上抽象考察，可以发现所有的工作流管理系统都提供了以下三种功能： 1 ) 建立阶段功能：定义和建模工作流过程及其组成活动。 2 ) 运行阶段的控制功能：在定的运行环境下，执行工作流过程，并完成 各个过程中活动的排序和调度功能。 3 ) 运行阶段的交互功能：实现各种活动执行过程中用户与i t 应用工具之 间的交互。 围2 一l 描述了工作流管理系统的基本特征和上述三个主要功能之间的关 系。 6 河海大学硕士学位论文 工作漉 殳计与定又 创建阶段 执行阶段 漉程矣侧化及控制 人枫交互 图2 - l 工作流管理系统的基本特征 2 1 2 工作流产品实现模型 尽管现在存在的工作流产品是多种多样的，但构建一个通用的工作流系统 实现模型，使之适应市场上大多数工作流产品并为其提供互操作性的基础是可 行的。 w f m c 采用的方法是标识出工作流系统中的主要功能模块和它们之间的接 口，形成一个抽象模型，这种抽象模型可以有多种具体实现，而接口可以跨越 平台并运用不同的分布技术。一个通用的工作流系统的主要功能构件如图2 2 所示1 。 。盈黼构件囝幕黼蝴囝柑洲 图2 - 2 工作流产品的一般结构图 通用模型中包含的构件可以分为三类： 1 ) 软件构件：为工作流系统的各种功能实现提供支持的各类软件。 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。 3 ) 外部应用程序与应用数据：它们本身不是工作流产品的直接组成部分， 而是属于外部系统和数据，但它们被工作流系统调用来完成整个工作流管理系 统的功能。 其中主要功能构件的作用描述如下： 1 过程建模工具 过程建模工具用以计算机可处理的形式生成过程描述。它可以基于形式化 的过程定义语言，或者是对象关系模型，或者是一套关于工作流参与者之间信 息传递的命令集或脚本。该建模工具可以是工作流产品的一部分，也可以是过 程分析产品的一部分，后者还可包括其他分析和建模业务过程的构件。 2 过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) 过程定义包含了所有执行过程所需要的信息，包括开始和结束条件、构成 过程的活动和活动之间关联的规则、用户承担的任务、对外部应用程序的引用、 工作流相关数据的定义等。过程定义还可能会涉及到一个组织角色模型，模型 包含组织结构和组织中的角色等信息，工作流执行服务负责把工作流运行环境 中的参与者与相应的组织实体或角色联系起来。 3 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 ) 工作流执行服务软件负责解释过程定义、控制过程的实例化和活动的执行 顺序、向用户的工作列表中添加工作项并适时调用应用程序工具。这些是通过 一个或者多个协同工作的工作流引擎来实现的，各工作流引擎负责执行单个过 程实例。工作流执行服务维护了一组内部控制数据，这些工作流控制数据可以 是集中式的，也可以分布在不同的工作流引擎上。它们包括了执行中的过程和 活动实例的内部状态信息，另外也可以包括各引擎用于协作和错误处理的断点 恢复信息。 过程定义以及相关联的工作流运行时数据被工作流引擎用来控制过程内部 活动的承接关联，它所提供的信息包括：各个活动的进入与退出条件、不同活 动之间并行或顺序执行的选择、与活动相关联的用户任务和应用程序等。 工作流引擎还应具备某些激活外部应用程序的能力，这一机制的通用性在 不同系统中的差别可能很大。某些系统中可能只支持少数特定的工具，例如报 表工具或文档编辑器：而对于另外一些系统可能要提供调用多种应用程序的方 法，包括本地应用程序和远程应用程序。 4 工作流相关数据和应用数据 过程如何推进的决策以及工作流引擎的一些控制操作取决于工作流应用程 序产生或修改的数据，这些数据称为工作流相关数据，这是工作流引擎唯一可 河海大学硕士学位论文 以访问的应用程序数据。 工作流应用数据是指那些由工作流应用程序操作的数据，它们是针对应用 程序、完成具体业务功能所需要的数据。工作流引擎负责在应用程序间传递这 些数据，但不直接对这些数据进行访问。 5 任务表 当过程执行中需要与用户交互的时候，工作流引擎通过任务表管理器把任 务项添加到任务表中，由任务表管理器管理与用户的交互。任务表对用户屏蔽 了过程，用户从任务表中选择工作项逐个执行。 6 任务表管理器与用户界面 任务表管理器是管理工作流参与者和工作流执行服务之间交互的软件构 件。它负责控制需要用户注意的任务，并通过任务表与工作流执行服务进行交 互。在上图中，用户界面是一个单独的软件构件，负责提示和处理用户对话框， 并控制用户的本地接口。在某些系统中，用户界面可能会与任务表管理器结合 在一起，构成一个简单的功能实体。 2 2 工作流参考模型 1 参考模型综述 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间的协同工作，需要在这些构件间制定一 套标准的接口和数据交换格式。 图2 3 展示了工作流体系结构中的各主要构件与接口”2 “2 ”m 1 。 围绕在工作流执行服务之外的是工作流应用编程接口( w a p i ) 和数据交换 格式，它可以被看成是统一的服务接口，支持工作流管理的五个功能领域：过 程定义、客户应用、被调用程序、工作流互操作和管理监控。 l _ 接口1 ( 过程定义工具) 。接口i 提供了创建和修改工作流定义的工具 ( 过程定义工具) 与工作流执行服务之间的关系。这个工作流应用编程接口包 含如下功能：打开或关闭一个连接，获取工作流定义( 过程定义和资源分类) 以及打开、创建、和保存一个过程定义。 2 接口2 ( 工作流客户端应用程序) 。用于工作列表处理器和执行服务之 间的交互。其应用编程接口支持下述各项功能：打开和关闭一个连接，生成案 扣j 海大学硕士学位论文 例和】：作项状态的摘要信息，新案例的生成以及活动的开始、中断和完成。 图2 - 3 工作流参考模型 3 接口3 ( 被调用的应用程序) 。应用程序由工作流管理系统通过接口3 打开。建议每个应用程序都是直接由工作流执行服务打开，但情形并非总是如 此，如交互式应用程序就是由工作列表处理器打开。 4 接口4 ( 其他工作流执行服务) 。接口4 使能了若干个自治工作流系统 之蒯的工作交换( 如案例的转移和工作项的外包) 。因此该应用编程接口促进了 工作流瓦操作性。 5 接口5 ( 管理和监控工具) 。接口5 侧重于管理和监控工具与工作流执 行服务之间的连接。它可分为两个部分：工作流系统管理功能和工作流追踪功 能= 2 工作流执行服务 工作流执行服务由一个或多个工作流引鼙组成，用于创建、管理和执行工 作流实例。应用程序通过w a p t 与之进行交互。它为过程实例化与激活提供运 行时环境，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 统使用特定的机议和交换格式来同步各工作流引擎的操作、过程交换和活动控 制信息。 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 作流执行服务的核心一般提供以下功能。： 解释过程定义。 控制过程实例的刨建、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。 1 n 河海大学硕士学位论文 管理参与者的登入与退出。 确定须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的功能。 3 过程定义 在建模工具与运行时工作流管理软件之间的接口，称为过程定义交换接口， 它的实质是套交换格式和a p i 调用。这个接口支持过程定义信息间的互相转 换，如图2 4 所示嘶“2 ”。 过程夯橱，建模 与定叉工具 l 过程定义 i 雀； 孑_ 浊 ￥吵 迁牲岵均 活动与导兢 靖毛与参与膏 擎发务碍 址发街虚甩 其也信童 图2 - 4 过程定义交换接口 使用标准的过程定义交换接口有以下两点好处： 首先，它实现了建模时环境和运行时环境的分离，使得一种建模工具生成 的过程定义可以作为多个不同工作流运行时产品的输入。这样用户可以独立地 选择建模工具和运行时产品。其次，它使得多个工作流产品可以协同工作，运 行由同一个过程模型所生成的过程实例，从而构成一个协作的分布式工作流执 行服务环境。 w f m c 为过程定义提出了一个基本的元模型，确定了过程定义中的基本对象 类型集。开发商等可以在此基础上进行扩展，通过增加更多的对象类型或一致 性约束来满足特定的功能需求。图2 5 描述了基本过程定义元模型。 一翌童奎兰塑圭竺堡笙苎 图2 - 5 基本过程定义元模型 4 工作流客户应用2 8 】 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 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，也可以由用户自己编写程序来实现。 在实际应用中，一个工作流任务表可能包含个过程实例产生的多个任务 项，也可能包含多个过程实例产生的多个任务项。一个工作流任务表管理器可 能与多个不同的工作流引擎进行交互，而这些工作流引肇可能采用完全不同的 实施方式。 这就要求连接工作流引擎与工作流客户应用之间的接口定义必须具有足够 的柔性，能够为不同工作流引擎和应用程序之间的交互提供支持。因此，必须 定义一组标准化的 p 工，使得应用程序能以相同的方式访阉工推漉引擎的任务 表，而与具体的产品实现无关。这些标准a p i 及其参数可以映射到不同的通信 机制上，来适应各种不同的工作流实现模型。 5 ，应用程序调用 这种情况适用于不需要人员参与的活动。在简单的情况下，工作流引擎通 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。 被调用的应用程序可以与工作流引擎位于一台计算机上，也可以位于通过网络 访问的不同计算机平台上。 一般情况下，企业的应用系统具有分布性和异构性，大部分应用分布在不 同的硬件和软件平台环境下。而且这些应用程序往往是不同软件厂商提供的产 河海大学硕士学位论文 品，在接口参数、相关数据结构和通信机制上都存在很大的差异，工作流管理 系统一般不可能提供对所有应用程序的直接调用功能。 虽然也有许多应用可以紧密地集成到工作流管理系统中，但在更广泛的应 用场合，采用应用代理的方式来调用应用程序是一种具有较好柔性的方法。应 用代理与工作流引擎之间的数据交换和消息传递可以采用标准化的a p i 和数 据格式完成。而应用代理与直接调用的应用之间的数据交互和消息传递通过定 义与开发面向特定应用的专用集成接口来实现。当用户的应用系统发生变化， 或者需要自己开发新的应用时，无需修改工作流管理系统的内部结构，而只需 修改应用代理与这个特定应用之间的接口即可。 6 工作流互操作性 3 8 w f m c 的目标之一是定义一个标准，使不同厂商提供的工作流产品能够协同 工作，整个系统能够无缝地在各个产品之间传递任务项，实现应用集成。w f m c 在互操作性方面的工作主要在于提出了一系列互操作的场景，这些场景能够处 理一些不同级别的协同工作，简单任务的传递到整个工作流应用系统的互操作 ( 包括完整的过程定义、工作流相关数据和通用界面的信息交换等) 。 w f m c 提出了四种互操作模型，包含了多种协同工作能力级别，分别是： 1 ) 链式的( c h a i n e d ) 2 ) 嵌套子过程( n e s t e ds u b p r o c e s s e s ) 3 ) 端对端的( p e e r t o p e e r ) 4 ) 并行同步( p a r a l l e ls y n c h r o n i s e d ) 尽管还可以设计出更多更复杂的互操作模型。但由于当前工作流产品的多 样性，这在近期还很难实现。现阶段比较切合实际的目标是在不同的工作流执 行服务问传递过程的部分内容，并支持其实例的运行。 7 系统管理与监控 系统管理与监控是复杂软系统中一个非常重要的功能，它对于提高系统的 可靠性和应变能力具有重要意义。 工作流系统管理与监控工具能够对工作流在整个组织内的运行状况进行监 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。通过提供公共的接口，几个不同的工作流执行服务可以共享同一个系统管 理与监控工具提供的功能。 2 3 本章小结 本章通过研究工作流产品实现模型和工作流参考模型，剖析了工作流体系 河海大学硕士学位论文 结构中的各主要构件与接口，包括工作流执行服务、过程定义、工作流客户应 用、应用程序调用、工作流互操作性、系统管理与监控。 河海大学硕士学位论文 第三章工作流管理系统的设计与实现 3 1 总体设计与开发综述 3 1 1 总体设计的背景及思路和规范 1 总体设计的背景 实施工作流管理的目的是为了实现业务流程的计算机化或自动化。企事业 都有着许多既定程序的业务，这时利用工作流自动化，将大大提高效率，提升 核心竞争力。另外，工作流技术还可作为o h 、e r p 等办公和管理软件的“基本 引擎”，就是在一些特殊应用中，比如质量管理对应流程、产品数据信息管理、 物流公司货物跟踪处理等各种通过表单手工流转完成的任务均可应用工作流产 品。 一直以来，应用系统的重复设计、开发，没法给我们带来更高的效率。目 前的应用系统都是采用简单的业务规则定义，将工作流的开发融合到信息系统 的开发过程中，在实际的开发应用过程中，还没法完全摆脱实际业务逻辑的计 算，每个系统都有自己一套流程配置管理，各自相对的独立性，要做到重用系 统的重构和复用非常困难。目前，随着应用开发技术的逐渐成熟，为工作流技 术的实现提供了坚实的基础。使工作流管理系统的实现成为可能。 工作流技术的提出，主要是为工作流管理系统在定义上提供支持、同时在 运行时提供解释和执行服务的一组数据模型和软件。 2 总体设计思路和规范 为了能使工作流管理系统具有较强的可扩展性，本文采用了先进的技术架 构完成系统的实现： 基于d b m s 的数据管理( 控制数据、相关数据) 基于x m l 建立了工作流过程定义语言 本系统遵循以下标准规范： 工作流管理联盟( w f m c ) 相关工作流标准 工作流过程定义接口( x p d l ) 3 工作流管理系统主要功能的划分 工作流管理系统能根据各应用系统有决定作用的角色、分工和条件的不同 决定信息传递路由、内容等级。工作流管理系统的具体功能包含如下部分： 河海大学硕士学位论文 对过程定义进行解释 控制过程实例的创建、激活、挂起、终止等 控制活动实例间的转换，包括串行或并行的操作、工作流相关数据的 解释等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 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 提供控制、管理和监督工作流实例执行情况的功能。 3 1 2 系统开发环境 i 技术体系结构 基础技术：关系数据库技术( d b m s ) 、j a v a 技术、x m l 技术 核心技术：代理技术( j a d e ) 、工作流技术和w e b 服务技术 图3 - i系统技术体系结构 2 选用的开发工具 b o r l a n d 公司的j b u i i d e r 9 0 建模工具使用r a ti o n a lr o s e2 0 0 2 s y b a s e 公司的p o w e r d e s i g n e rv 6 1 c v s 版本控制 a l t o v a 公司的x m l s p y 5 等 3 选用的服务器及运行环境 1 ) 选用服务器 后台应用服务器选用w e b l o g i c 7 0 或j b o s s 2 2 ，数据库服务器选用 河海大学硕士学位论文 o r a c l e 9 i 。 2 ) 运行环境 基于j 2 e e 体系的工作流管理系统的运行环境； 用s t u d i o 产生遵循w f m c 规范的过程定义文件，以x m l 格式存放； e n g i n e 导入并解析x m l 格式的过程定义文件： e n g i n e 为应用预留接口与之整合，向客户提供服务； 将e n g i n e 和应用整合后的包发布在j 2 e e 平台上。充分利用j 2 e e 平台 提供的各种服务：安全，事务，授权和验证，目录服务等。 图3 2 工作流管理系统运行环境 3 1 3 系统的应用框架结构 工作流管理系统是业务流程的任务调度器，从某种程度上看是业务资源管 理器。它的主要作用是实例化及执行过程模型、为过程和活动的执行进行导航、 与外部过程交互完成各项活动、维护工作流控制数据和工作流相关数据等。 开发一个系统最关键的部分不是系统的界面，也不是和数据库之间的信息 交换，而是如何根据业务逻辑开发出符合实际需要的程序逻辑并确保其稳定性、 易维护性( 模块化和结构化) 和弹性( 容易根据实际业务逻辑的变化做出程序 l 的变动，例如决策权的改变、组织结构的变动和由于业务方向的变化产生的 全新业务逻辑等等) ，系统的应用框架结构如图3 3 所示。 引擎控制器：引擎控制器是工作流引擎在运行时的控制中心，它负责工作 流引擎在运行时的协调、调度和控制功能。根据具体应用的开发环境的不同， ： 作流引擎在应用框架中为不同类型的应用提供了不同的接口，从而为不同类 型的应用与工作流引擎的交互提供了方便。应用框架中的“应用数据”则由具 体的应用逻辑自行管理，工作流引擎并不关心这部分的数据格式。 河海大学硕士学位论文 调度中心：调度中心接受从外部接口发送过来有关流程控制的请求( 如业 务初始化、获取任务以及结束任务等) ，然后根据不同的请求类型调用相应的处 理模块完成与本次请求相关的操作并将结果返回。 任务管理：任务管理主要根据调度中心的指示完成诸如任务创建、任务状 态的转换以及相关数据的维护等工作。 依赖检查：依赖检查指的是活动的前依赖规则的检查，调度中心在将任务 切换到就绪状态之前将进行相关的前依赖规则检查，只有满足检查条件的任务 才可以进行状态的切换。 转发控制：当应用发出“结束任务”的外部请求时，该请求将触发调度中 心启动“转发控制”。转发控制的主要依据在工作流数据模型中定义的后转发规 则，后转发规则定义了当前活动与其后继活动之间的关系。 启动控制：启动控制负责常规自动活动的所对应的自动执行体的启动并对 其活动进行监控。 图3 3 工作流管理系统应用架构 3 2 系统功能模块的设计 系统分为过程定义、工作