（通信与信息系统专业论文）支持动态联盟的多agent工作流管理系统的研究.pdf

浙江工业大学 学位论文原创性声明 x7 4 9 7 1 8 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙 江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担本声明 的法律责任。 作者签名 萝f 功勇日期：二时年，月2 6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印什和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权浙江工业人学可以：瞎本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 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 作者签名： 导师签名： 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 刍霪 日期：硝年f 月日 日期：铲厂月以日 浙江工业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 a b s t r a c t g l o b a l i z a t i o na n di n f o m a t i o n i z a t i o na r et h em a i nr e a s o n st ot h e f i m d a m e n t a lc h a n g e si ne n t e r p r i s ee n v i r o n m e n t s w h e r e i n ，t h ee m e r g e n c eo f d y n a m i c v i r t u a le n t e r p r i s eh a si m p o s e d f u r t h e rr e q u i r e m e n t so nt h et r a d i t i o n a l m a n a g e m e n ts y s t e m ，c o n t r o lm e t h o d ，o r g a n i z a t i o n s t r u c t u r ea n dd e c i s i o n m a k i n g c r i t e r i a a g e n t ，i t s e l i ss e l f - g o v e r n i n g ，s o c i a l i s m ，r e s p o n s i v e ，m o b i l ea n da c t i v e i t i sb a s e do ns a i dc h a r a c t e r i s t i ct h a th a sm a d e a g e n t ak e yt oas m a r t ，m o b i l e a n d d y n a m i cc o m p u t e re n v i r o n m e n t , a sw e l l a s c a p a b l e o fe n h a n c i n gt h e f u n c t i o n a l i t y o f a n y w o r k f l o w s y s t e m s t o s a r i s f y t h e d y n a m i c v i r t u a l e n t e r p r i s er e q u i r e m e n t so n c ea d o p t e d m u l t i a g e n tt e c h n o l o g yp l a y sac r u c i a l r o l ea n di sc o n s i d e r e da st h em a i nt e c h n i c a lb a s i si nt h er e s e a r c ho f d y n a m i c v i r t u a le n t e r p r i s ew o r k f l o ws y s t e m t h i st h e s i sf o c u s e so na n a l y z i n g t h e m u l t i - - a g e n tw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m t h a ts u p p o r t sd y n a m i c - v i r t u a l e n t e r p r i s e t h et h e s i ss t a r t e db yi n t r o d u c i n gt h eb a s i cc o n c e p t s ，a p p l i e dt e c h n o l o g i e s a sw e l la st h em a i na p p l i c a t i o na n dr e s e a r c h e so nw o r k f l o wt e c h n i q u e s t h e n e x tt o p i ci st od e f i n ea g e n tt e c h n o l o g ya n dm u l t i - a g e n ts y s t e m ，g i v i n ga p r e l i m i n a r yi n s i g h ti n t ot h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m s t h a ta r ed e v e l o p e d b a s e do n m u l t i a g e n t t h e c h a r a c t e r i s t i c so f d y n a m i c - v i r t u a le n t e r p r i s e w o r k f l o w sw e r ec a r e f u l l ys t u d i e db ya n a l y z i n gt h ec o n c e p t ，o b je c t i v ea n d d i s t i n c t i v e n e s so fd y n a m i c v i r t u a le n t e r p r i s e s a i dc h a r a c t e r i s t i c s ，c o m b i n e d w i t he c ar u l e sa n da c t i o nb r e a k d o w n ，h a sl e dt ot h ef i n a l m u l t i - a g e n t w o r k f l o ws y s t e mf i a m e w o r kt h a ts u p p o r t sd y n a m i ca l l i a n c e c h a p t e r5f i r s t i n t r o d u c e dt h es t r u c t u r eo ft h em u l t i a g e n tw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m t h a ts u p p o r t sd y n a m i ca l l i a n c ea sw e l la st h em a i na g e n t ，t h e nl i s t e dt h e e x e c u t i o n l o g i c o fa c t u a lw o r k f l o w sp l u st h ec o m b i n a t o r i a l a l g o r i t h mi n s e l e c t i n ga c t i o n s ，a n df i n a l l ym o v e d i n t ot h ea c t u a lm o d u l e s t h el a s tc h a p t e r i sas u m m a r ya n df u r t h e rp r e d i c t i o no fs a i dr e s e a r c h k e yw o r d s ：w o r k f l o w ，w o r k _ f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，a g e n t ，m u l t i a g e n t s y s t e m ，d y n a m i c v i r t u a le n t e r p r i s e 2 浙江工业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 第一章绪论 随着以计算机技术和网络技术为代表的信息技术的迅猛发展，人类社会己经进入 了一个崭新的信息化的时代。 如何迎接信息时代的挑战，并在日趋激烈的市场竞争中立于不败之地，是摆在每 个企业面前的严峻的课题。 许多企业已经认识到信息技术是降低企业成本，提高企业效率，推动生产力发展 的强有力的工具。因此它们在一些具体的业务处理上建立了管理信息系统，如财务系 统、工资系统、成本核算系统、物资管理系统、人事系统等等。这些具体的业务管理 系统在处理本部门内部事务的时候，具有很大的优点，不但降低了工作人员的劳动强 度，而且提高了信息处理的效率。但是这些系统通常分布在异构的计算机环境中，并 且它们均是以各部门自身业务为中心，分散开发，分散管理，相互之间缺乏协作性， 因此难以集成起来作为一个有机统一的整体来自动化处理企业范围内的经营过程。 为了能够更好的从全局范围内管理企业的经营过程，一些企业已经把关注的焦点 集中到了工作流技术上。工作流( w o r k f o w ) “1 正是这样一种信息技术，工作流技术为 企业中的经营过程建立了计算机化的模型，并管理监控着模型实例的执行过程。它通 过提供相应的方法和软件系统，可以支持一个组织不断改进经营过程以适应快速多变 的市场需求。这主要体现在以下三个方面： ( 1 ) 支持对组织经营过程的建模，并可以将经营过程表达为相应的工作流需求说 明： ( 2 ) 支持经营过程重组以优化经营过程； ( 3 ) 支持经营过程自动化，可以将相应的工作流需求说明用软件系统实现。 将传统的由人控制的经营过程转变为由计算机来控制，这不仅提高了企业管理模 型规范化的程度，减少了业务过程的处理时间，降低了管理成本，改进了工作质量， 而且利用实现工作流系统的某些底层通信技术还可以将分布在异构的计算机环境中 的业务管理系统集成为一个有机的整体，充分利用了现有的信息资源。 对工作流技术的研究主要集中在两个方面：一是研究工作流模型的建模问题； 二是研究工作流系统的实现方案。 目前存在着一些实现工作流系统的底层通信技术，如消息系统、基于t c p i p 的 w e b 技术、公共对象请求代理体系c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s t b r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 。 但是使用这些技术实现的工作流系统还存在着一些缺点，例如工作流机配置不灵活； 在大规模的情况下，运行工作流机的主机负载过重等等。 浙江t 业大学硕十学位论文 支持动态联盟的多a g e n t 的t 作流系统的研究 起源于分布式人工智能d a i ( d i s t r i b u t e da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ) 的a g e n t 技术 一经出现就因为它强大的功能得到了广泛的关注，现在对a g e n t 的研究和应用早己超 出了d a i 的范围，a g e n t 技术已经应用到了信息检索，网络管理，电子商务等许多领域。 将a g e n t 技术应用在工作流系统中可以提高整个工作流系统的性能。例如利用a g e n t 的 移动性可以将工作流过程的运行实例移动到网络中执行，这样就解决了前面提到的在 大规模的情况下，运行工作流机的主机负载过重的问题；利用a g e n t 的社会性可以增 强为工作流过程中的活动分配资源的柔性。 本文的第二章主要介绍了工作流技术的相关概念以及目前的一些研究情况。在第 三章中对a g e n t 技术进行了概述，包括a g e n t 的定义、模型、结构、通信、协作和移动 性等内容。在第四章对将a g e n t 技术在工作流系统中应用进行了较为深入的研究和探 讨，建立了一个基于a g e n t 的工作流系统框架模型，并详细地论述了系统的各主要组 成部分以及在执行工作流过程时所起的功能。同时给出了较为合理的简化的多a g e n t 工作流管理结构。在第五章，对系统的实现的具体细节进行了研究。最后对研究t 作 进行了总结和展望。 浙江工业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 第二章工作流技术的基本概念 2 1 工作流技术的发展 工作流的概念起源于制造业和办公自动化等领域中的过程思想”。，在工业化生产 时期，主要侧重于工作中各项活动的流程性方面，通过改进流程以提高效率。所采用 的典型方法是将工作中各项活动分解成具有良好定义的任务、角色、规则和规程等， 使得制造业和办公领域中的大部分工作得以在良好的管理和控制下进行。不过，最初 整个过程都是由人工完成的，只有在引入信息技术后才使得过程中的工作得以自动或 半自动地处理，这种能够辅助自动或半自动完成过程中工作的信息技术正是工作流及 其相关技术。 工作流产品最早出现在八十年代中期0 1 ，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 wb u s i n e s ss y s t e m ，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 。这些产品把图像扫 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起来， 形成了一种全过程支持某些业务流程的软件系统。但是限于当时的计算机技术发展水 平，这些产品所集成的功能较为简单。 进入九十年代后，现代组织机构的信息资源越来越呈现出一种异构、分布、松散 耦合的特点，组织物理位置上的分散性、各项业务活动的分散性以及各级领导对同常 业务活动详尽信息的需求，加上客户服务器体系结构的普遍应用、分布式处理技术 ( w w w 、c o r b a 、j a v a 等) 的同益成熟，使得实现大规模异构分布式执行环境并使相互 关联的任务能够高效执行成为可能。在这样的应用背景和技术背景下，工作流系统成 为同化组织复杂信息环境、实现业务流程自动执行的必要工具，也使得工作流技术得 到了突飞猛进的发展。 1 9 9 3 年工作流技术的标准化组织“工作流管理联盟( w 0 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 ) ”成立，这是一个以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为目标的，由研究机构和企业界共同组成的开放 式、非盈利组织。工作流联盟的成立对工作流技术研究以及相关产品开发进入了更为 繁荣的阶段，它所制定的标准、规范、概念和术语等也得到了普遍的承认，更多更新 的技术也被集成了进来，众多新的工作流产品也纷纷推出。川。 2 2 工作流的定义 近二十年来，不同的研究人员对工作流分别提出了不同的定义。但是许多定义都 浙江工业大学硕士学位论文 支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 是在某个具体领域进行，从不同的角度对工作流概念进行了描述”。7 ”，其中最显 著和广泛接受的领域是企业过程重组( b e r ) 。1 。到目前为止，对于工作流仍没有完全 统一的定义。 国际工作流管理联盟w f m c ( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a ljti o n ) 对工作流则做了如下 阐述： 为了实现组织目标，有关于业务活动依时序或逻辑关系相互连接构成业务流程。 在业务开展过程中，文档、信息或任务，依据组织规范在参与者之间传递、处理或执 行。业务流程中，实现了基于计算机自动化的全部或部分称为工作流。 目前，由于工作流技术被广泛应用于银行、财务、制造、金融、保险、卫生、电 信、客户服务以及工程和科学实验等领域。对于超越具体领域，可以如下定义： 一个z - 作流表示了一个工作程序的操作流程及其组成，包括任务、应用程序和执 行他们的人员的结构，任务唤醒机制和系统的顺序，支持任务的信息流以及监测和控 制任务的跟踪报告机制。 2 3 工作流管理系统 工作流管理系统往往是指用于定义、执行并监控业务过程的计算机软件。在工作 流参考模型中，w f m c 对工作流管理系统给出了如下定义“： 工作流管理系统是指这样一个系统，通过它可以定义、管理和执行工作流程，并 且这些工作流程的执行是按照预定叉的逻辑顺序进行。 也可以这样认为，工作流管理系统是一个真正的各种i t 资源与人之间的协调工作 的系统。参与者是系统中的基本角色，是任务的直接分派对象，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，可以被最大程度地自动化和受到控 制。 一般来说，一套工作流管理系统是否合乎规格必须满足3 个关键因素： 执行路径的自动选择。 提供跟踪与监控信息。 与应用结合的能力。 这三个部分都是工作流管理系统必须提供的重要因索。能按照预先定义的逻辑规 则进行流动，并且这一流动过程能被跟踪和监控，还能与外部应用相结合。 根据这些上述描述我们可以得出这样一个结论：工作流是通过计算机软件进行定 义、执行并监控的业务过程，而这种计算机软件就是工作流管理系统。 浙江工业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 2 4 工作流管理联盟的标准化工作 工作流管理产品的繁多一方面推动了技术应用的进步，使得开发商可以把注意力 集中到特殊的应用领域上，另一方面也带来了技术的兼容性问题，使得各种工作流产 品之间、工作流系统与其它的应用系统之间难于实现互操作。因此，有必要建立一套 规范化的工作流管理标准。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 ，简称 w f m c ) 正是在这样的形势下于1 9 9 3 年成立的。它是一个非盈利的国际组织。 在工作流管理联盟成立后，其最主要的工作是为规范各开发商的工作流产品而制 订了一套工作流管理系统参考模型。在该模型中包括多个规范。有了这些规范标准， 不仅可以为异质的工作流产品提供互操作能力，还可以使工作流应用与其它的i t 应用 得到更好的结合，从而在i t 业中能更有效地利用工作流技术。当然，这些规范也为各 研究单位对工作流技术的各种研究工作提供一个参考标准。“儿”3 2 4 1 工作流系统的功能 作为一个用于定义、管理和执行企业业务流程的软件系统，工作流管理系统在最 高层上主要提供以下三方面的功能支持“： 过程定义功能，即在系统创建时对工作流程及其组成活动的定义和建模。 运行控制功能，即在运行环境中管理工作流过程，对工作流过程中的活动进行调度。 交互功能，即在工作流运行中。提供人员与i t 应用工具之间的交互协调功能。 图2 - 1 工作流系统特征 图2 1 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。 一个工作流管理系统必须提供对企业业务流程进行计算机化描述的功能、同时提 浙江工业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 供对该描述进行解释执行的功能，另外由于工作流管理系统所协调的是人与人之问以 及i t 资源与人之间的关系，因此还必须提供系统与人交互的功能。 在整个工作流系统中，工作流执行服务起着核心功能，其包括面向参与者和工作 流领域的各种应用的接口。工作流中可能包含有需要在不同的工作流产品之间传递的 任务，标准规范提供了对这种传输控制的支持，这使得业务流程中的不同部分可以在 不同的平台中执行。 2 4 2 工作流系统参考模型 为了便于工作流管理系统的研究与开发，w f m c 提出了一个： 作流系统参考模型， 其体系结构、主要组成部分和接口如图2 2 所示“。 从图中可以看出，一个工作流管理系统主要包括过程定义工具、管理与监控工 具、工作流执行服务、工作流客户端应用以及五大接口组成，而核心部分是工作流执 行服务。 l过程定义工具l 接口辱 图2 2w f m c 的工作流管理系统参考模型 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 ) 是参考模型的核心部分，围绕 它的外部接口包括工作流应用程序接口( w a p i ) 和交换格式等。通过这些接口可以访 问工作流系统服务，并控制工作流控制软件与其它的系统组件之间的交互。w a p i 是一 个统一的服务接口，根据不同的功能范围分为五个接口。 该参考模型在逻辑上把过程、活动控制逻辑与应用工具和最终参与者端的任务 分开。这样使得制订广泛的工业标准，或者将参与者专用的应用工具集成到特殊的工 作流应用程序中变得可能。 一工作流执行服务 工作流执彳亍服务是一个由若干工作流引擎组成的软件服务环境，用于根据过程定 1 0 浙江工业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 义信息来创建、管理和执行工作流实例。它为过程实例和活动提供执行环境，解释并 使部分或整个过程定义处于活动状态，同时通过接0 2 和接口3 与处理各活动所需要的 外部资源( 包括应用程序) 进行交互。 在工作流执行服务中可以包括若干个工作流引擎，并且通过其中的工作流引擎 为工作流实例的执行提供运行环境。工作流执行服务的主要功能可以概括如下“1 ： 解释过程定义信息； 根据过程定义信息控制过程实例的执行，包括创建、激活、暂停、终止等； 根据过程实例的运行状况调度过程中的各活动，实现活动间自动“导航”的功能，这也是其 流转路径智能化的体现； 提供参与者登录与注销的手段，并为各参与者分配工作任务( 工作列表) ，提供系统与参与 者交互的接o ； 维护工作流控制数据和相关数据，将工作流相关数据从应用程序或参与者中传送到其它应用 程序或参与者中； 提供调用外部应用和连接其它工作流的接口； 监控过程实例以及过程实例中各活动的运行状况； 工作流执行服务可以是集中式的也可以是分布式的。目前在工作流产品中，这 两种实现方式都有。 二过程定义工具 过程定义工具既可以是简单地规定用户间信息传输的一组路由命令，也可以是形 式化的过程定义语言或对象关系模型。其主要功能是给用户提供一种对实际业务流程 进行分析、建模的手段，并生成可被计算机处理的业务流程的形式化描述( 过程定义) 。 业务流程的建模和活动设计的最终结果是一种过程定义，它可以在运行时被执行 服务中的工作流引擎解释。过程定义包括了所有能使过程被运行服务软件执行的必要 信息。包括过程开始和完成的条件、活动、活动间韵导航的规则、用户需要承担的任 务、需要被参考的工作流相关数据，以及可能被调用的应用等等。 过程定义工具与工作流执行服务之间的接口( 接口1 ) 称为过程定义输八输出 接口。显然，这个接口是一个交换格式和a p i 调用，它能够支持在多种物理或电子媒 体之间对过程定义信息的交换。 三工作流客户应用程序 工作流管理系统通过给用户提供工作列表，使用户完成工作流程中需用户完成的 相应任务。工作列表管理器是用于系统和用户交互的软件实体。工作列表管理器可以 作为工作流管理系统的一部分由工作流产品提供，也可以由用户自己编写。 客户应用程序和工作流引擎的交互是通过含有工作列表( w o r k l i s t ) 概念的接 口进行的。工作列表用于分配工作项，工作流引擎可以访问这些工作项。 浙江t 业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 用户从个人的工作列表中得到的工作项( 如加载应用和连接工作流相关数据) 往往处于工作流客户应用程序的控制之下。在工作流客户应用程序和工作流执行服务 之间定义了一些过程，能够把新的工作项加入到工作列袤中，把完成的活动从工作列 表中移去，或把活动暂时挂起等等。 在工作流管理器和工作流引擎之间要交换应用全名和地址信息。在这种情况下， 工作流客户应用程序也要从应用接口( 接e 1 3 ) 执行一些函数，以便获得必要的信息。 一个工作列表包含的工作项可以联系一个过程的几个不同的活动，或者单个的 工作项可以来自几个不同过程。一个工作列表管理器可以在几个不同的工作流引擎和 几个不同的执行服务之间交互。 四被调应用程序 工作流管理系统运行时要用到的应用可能存在于一个异构产品环境中，系统不可 能有足够的逻辑功能去理解怎样调用所有的应用。这就要求系统能把应用工作流相关 数据转换为一种通用格式和编码，或者转换到个人应用环境。许多工作流管理系统处 理这个问题时，对应用的范围都有一定的限制。被调应用程序是指工作流执行服务在 过程实例的运行中调用的、用以对应用数据进行处理的应用程序。在过程定义中包含 有这种应用程序的详细信息，如类型等。 调用应用中，包括通过应用代理访问应用和被设计为“工作流激活”( w o r k f o w e n a b e d ) ，例如和工作流引擎直接交互的应用。 在简单情况下，应用调用被工作流引擎局部操纵，使用过程定义的信息来确定活 动、确定被调用应用的类型和需要的数据。被调用的应用可以处于和 ：作流引擎同样 的平台，也可以处于一个分布式的、可以通过网络访问的平台。过程定义需要包含足 够的应用类型和地址信息( 工作流引擎所需要的) 用以调用应用。 五工作流的内部协同 工作流管理系统的诸应用程序可能由不同的开发者提供。为了将其集成使用，就 要求不同应用程序之间能够无缝地传递工作项。因此，w f m c 希望开发一种具有内部协 同机制的标准，使不同开发者的程序能够协同工作。从简单的任务传递到全部的工作 流应用的协同工作( 包括过程定义、工作流相关数据的完全交换) 都能以种通用的 形式进行。 对必要的协同能力来说，必须注意以下两个问题： 对过程定义( 或一个子集) 必须且能够达到通用的解释； 在运行期支持多种类型控制信息的交换，以便在不同的工作流执行服务之间 传递工作流相关数据和应用数据。 六系统管理 系统管理的功能是指对工作流管理系统中流程实例的状态进行监控与管理。w f m c 浙江工业大学硕士学位论文 支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 建议工作流管理系统需提供一个通用管理和监控的接口，能使不同的管理应用和工作 流引擎联合使用。可使几个工作流执行服务能够共享一定范围的通用管理和系统监 控。 该接口包括w a p i 集中的特殊命令，能够操纵设计好的管理和监控功能。这个接口 的细节仍需要进一步的研究，但它至少需要以下的几种操作： 用户管理操作；角色管理操作； 审计管理操作；资源管理操作； 流程状态管理；流程监督管理。 七各种外部接口 在w f m c 的工作流参考模型中，工作流执行服务根据功能范围提供了五种外部接 口。通过这五种外部接口工作流执行服务可以与各种工具、其它的工作流服务以及各 种外部应用进行交互或集成。其中这五个接口的主要功能可描述如下： 接口l ：过程定义数据及其交换的规范： 接口2 ：支持与参与者接口中的桌面功能进行交互； 接口3 ：支持与其它各种类型的i t 应用进行交互； 接口4 ：支持与不同的工作流系统进行互操作； 接口5 ：提供对混合的工作流环境进行系统监视和管理的功能。 2 4 3 工作流引擎 工作流引擎：是一个为工作流实例提供运行执行环境的软件服务，足工作流舒理 系统的核心部件。它主要提供以下功能：解释流程定义；控制流程实例的创建、激活、 挂起、终止；在流程活动间导航，包括串行或并行操作、权限设置、工作流相关数据 的解释：通知和停止相关成员；为用户提供工作项以支持用户交互；维护工作流控制 数据和工作流相关数据，为应用和用户传递工作流相关数据；提供一个用于调用外部 应用和连接工作流相关数据的界面；超级监督活动用以控制、管理和审计。 实例数据在不同应用工具的数据格式之间进行转换，也可以由工作流引擎实现。 这些数据包括工作流控制数据( w c d ) ，工作流相关数据( w r d ) ，工作流应用数据( w a d ) ， 其中w c d 是工作流引擎所管理的内部数据。w r d 是工作流引擎用来决定工作流实例的状 态转移的数据。w a d 不为工作流引擎所使用，只是与相应的应用及执行的用户任务相 关。一个应用与它要处理的w r d 、w a d 之间的关系通常需要在过程定义中加以描述。 w r d 与w a d 的交换主要应用于以下三个方面： ( 1 ) 工作列表处理器； ( 2 ) 应用的调用； 浙江工业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 ( 3 ) 工作流引擎之间的数据交换。 对于应用数据w a d 直接交换的典型例子是邮件驱动的工作流系统，其数据由应用或 用于在活动之间进行物理传输。在这种情况下，不需要确切定义活动与应用数据之间 的关系。 工作流相关数据w r d 可以以共享存储的形式实现，不直接在活动之间进行物理传 递。在这种情况下，要求被存取的数据有全局统一的存取路径，活动实例也有相应的 存取权限。w r d 可以嵌入到工作项目中，并在其提交给用户或链接外部应用时，从中 提取用来定位应用工具的数据。 2 5 工作流实现技术 工作流的具体实现和运行是通过工作流管理系统( w f m s ) 完成的，即工作流管理 系统要能够完成从工作流建模方法、工作流语言、工作流执行到工作流测试、分析、 监控和正确性与可靠性的保证等各方面的支持，真正使工作流应用得以自动或半自动 地执行。 对于实现方面的支持，工作流管理系统除了具有像图形用户界面( g u i ) 、应用 程序接口( a p i ) 这样的功能以外，还应当支持易实现性、易维护性和易使用性等， 主要包括以下几个方面： ( 1 ) 工作流动态修改。1 对正在执行的工作流，能够改变其任务的执行顺序，或者能够对其添加新的任务。 这就涉及到对工作流定义或工作流实例的动态修改问题。 ( 2 ) 事件发生和通知机制0 1 对工作流设计人员来讲，能够在一个任务中唤起事件，同时又能够使另外的任务 感知到此事件的发生并采取相应行动，这样，不用在任务代码中嵌入规则就可以实现 任务的松散耦合。 ( 3 ) 用户管理0 1 支持角色定义，并能将用户分配到角色或将角色关联到用户，而通过角色又与相 应的任务项关联起来，从而完成用户、角色及任务的管理。 当工作流在执行过程中存取和使用多个对象( 如数据库、文件、文档、设备等) 时，由于并发处理、应用失败、系统错误或网络通信失败等问题的发生，就会引发数 据一致性等问题，这就是工作流执行的正确性和可靠性问题。工作流管理系统对此的 支持主要包括并发控制、恢复和事务管理的能力。 工作流执行过程中的并发控制与其它系统中的并发控制问题性质是相同的，但 是，与纯软件或硬件系统( 如操作系统、数据库系统等) 不同，工作流管理系统中执 浙江工业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 行的任务可以是一项软件系统完成的功能，也可以是人工或半自动化完成的功能，而 且在任务的执行过程中还允许用户的人工干预等等，所以，工作流执行的并发控制更 为困难。目前的工作流管理系统中虽然对并发控制有所支持，但采用的方法也是各不 相同。如x a i t 的i n c o n c e r t 中“，通过对数据项进行登记撤销( c h e c k i n c h e c k o u t ) 来实现锁定功能，从而实现较为简单的并发控制；在l o t u sn o t e s 中，允许多个用户 并发存取同一数据对象。但对由于多个用户同时修改同一个数据对象而产生的多个新 版本，则需要人工干预来确定可接受的版本。但是总的来看，工作流管理系统对并发 控制的支持还是比较弱的。 工作流恢复主要包括两方面的内容，一是如何撤销一项已经完成或因系统失败而 导致无法全部完成但已经部分完成的任务，二是如何撤销一项被取消了的任务。这就 要求工作流管理系统必须具备维护各项任务工作状态的能力，并据此能够使那些因失 败而中断的工作流恢复到一致的状态。目前的工作流管理系统较少能提供有效的恢复 机制，例如在i n c o n c e r t 中，当失败发生时，允许动态修改工作流定义以指定相应的 补偿或另选行动，以此达到恢复的目的。 实现工作流管理系统的支撑技术可以说是多方面的，考虑到工作流的发展趋势和 要求，下面将对两种关键技术加以讨论：即分布对象技术( d o m ：d i s t r i b u t e d o b j e c t m a n a g e m e n t ) 4 3 和适用于工作流的事务管理技术”1 。 分布对象技术可以支持异构、自治和分布( h a d ：h e t e r o g e n e o u s ，a u t o n o m o u sa n d d i s t r i b u t e d ) 系统的互操作与集成，首先，利用d o m 可以将数据和功能等统一表示为对 象；其次，客户端应用对服务器端对象的引用是透明的，即无须知道其位置、数据表 示方式、使用的语言等；另外，d o m 提供的对象模型中的抽象、继承、多态等机制有 助于控制系统的复杂性。工作流系统的趋势是h a d 系统，因此，d o m 技术的应用是非常 必要的。国际标准化组织对象管理集团( o m go b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 基于d o m 提出 了一种公共对象请求代理( c o r b ac o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 体系结构 ”“，提供了统一的分布对象存取机制以及许多种基本服务，这为工作流的实现提供 了非常好的技术环境。目前，工作流管理联盟和对象管理集团己经着手联合制订c o i 诅a 在工作流应用领域中的有关规范，例如已经制订的有关工作流模型的接口定义语言 “，并且正在征集其它方面的建议“”1 ，这将对工作流技术的发展和应用起到巨大的 推进作用。 2 6 工作流的主要应用及研究 根据工作流系统所采用的任务项传递机制的不同，可以将市场上的工作流产品划 分为四类m 3 ： 浙江工业大学硕上学位论文 支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 ( 1 ) 基于群件与套件系统 这一类产品虽然与后面三类产品有所重叠，但因为他们需要依赖自己系统的应 用基础结构，包括消息传递、目录服务、安全管理、数据库与文档管理服务等，它们 本身就构成了一个完整的应用开发环境。代表产品有i b m l o t u s 的l o t u sn o t e s ， m i c r o s o f t 的o f f i c e 与e x c h a n g e ，n o v e 1 的g r o u p w i s e 等。 ( 2 ) 基于w e b 的工作流系统 通过w w w 来实现任务的通信与协作，女h x m l 等“。这一类产品是随着i n t e r n e t 的发 展而出现的，是目前市场上流行的一种趋势。 ( 3 ) 基于文件和数据库的工作流系统“4 1 以共享文件或数据的方式来完成任务，通常包括客户n 务器模式下的图像、文 档与数据库管理系统。 ( 4 ) 基于消息的工作流系统 通过各种消息机制( 如电子邮件系统、永久消息队列、事件传送机制等) 来传 递任务项信息。 关于工作流技术的研究，目前主要包括以下几个方面的内容： ( 1 ) 工作流模型与工作流定义语言 由于工作流系统涉及从其应用领域到其具体实现的整个过程，因此，如何理解和 表达工作流应用、如何理解和表达工作流的执行过程以及如何将应用转换为相应的实 现等等，这都是关于工作流建模方面的问题。以适当模型构筑和表达过程以便能转换 为可理解和可执行的工作流定义语言，这可以说是工作流技术要得以应用首先需要解 决的主要问题之一。 ( 2 ) 工作流管理系统体系结构 文献“”中对一个工作流系统所应考虑的因素也进行了探讨，文献“”“”则分别给出 了针对各自工作流系统的体系结构。工作流管理联盟提出了一个工作流参考模型”1 ， 其中对整个工作流系统中的相关部分及各部分之间的接口都作了研究和说明。但这仅 仅是一个可供参考的框架，也并没有对真正意义下的工作流管理系统体系结构进行定 义。而各种工作流管理系统都是根据具体情形提出自己具体的体系结构。 ( 3 ) 工作流的实现技术及其集成与互操作技术 将先进、可用的各种技术用于工作流系统的实现，主要包括面向对象技术、异构 分布式计算、图形用户界面、消息通信机制、数据库技术、w w w 等在内的与工作流实 现有关的各项技术和方法。 由于工作流系统要控制业务过程中各项活动的执行，而这些活动可能是人工完成 的，也可能是软件系统完成的，而且还可能是各种各样的异构计算机软硬件系统，因 此，需要研究异构应用系统的集成“”与不同工作流系统之间的互操作问题“”“，同时 1 6 浙江工业太学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 还要考虑跨组织机构的分布工作流应用中各项功能的集成“”“。 ( 4 ) 工作流的事务特性 工作流的事务特性就是工作流管理系统要负责整个业务过程的执行、监控，并 保证其执行结果的完整性、可靠性和正确性。传统数据库系统已有类似的事务管理， 工作流管理系统不但要提供相应的工作流事务管理，而且还是分布、长时间事务管理。 这方面目前开展的研究也比较多“”“，目的在于将高级事务处理技术与工作流技术 相结合，提高工作流系统的可靠性和实用性。 ( 5 ) 工作流与经营过程重组 经营过程重组( b p r ：b u s i 1 e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) 对组织经营过程中的 核心流程进行根本的重思考和彻底的重设计，以期实现组织的各项关键性能( 如成本、 质量、服务和时间等) 同时获得极大的改善。要想对经营过程进行重新设计，就必须 首先要能理解组织现有过程并表达出来，然后再进行规划和改进，这实际上就是对组 织经营过程的建模问题，只有建模还不够，还要有相应的评价、分析和改进设计的方 法和支撑技术，而工作流技术正是支持经营过程重组的主要技术。因此，需要研究相 应的方法和策略，使通过工作流技术的应用来有效实现组织的经营过程重组。”“。 ( 6 ) 工作流系统的测试、分析与监控 与一般的软件系统一样，为了确保系统的可靠性，工作流系统必须在开发和定义 完毕后，但在正式投入运行之前，进行严格的测试；如果在系统运行之前能够根据工 作流需求说明来收集有关数据，并对其进行分析和评估，从而发现潜在的问题或提供 可能的改进方案，如分析系统执行效率等；类似地，在系统的运行期问还要提供对执 行过程的监控手段，以帮助掌握各项活动的进展情况，从而有助于发现可能的问题， 如瓶颈环节等。目前，关于这几个方面的研究工作还比较少，相应的辅助工具就更少 了，文献“”“中都提到了工作流管理系统应当具有这些功能，但是，只有少数系统提 供了简单的事后分析工具和监控手段，如文献汹1 中的利用事件执行历史进行分析的功 能。关于工作流系统的测试研究，几乎是空白。 通过以上关于工作流起源与发展、工作流产品以及工作流方面的研究来看，工作 流技术确实是一项与当今新经济时代相适应的技术，并且已经得到了较大发展和许多 领域的应用。具有广阔的发展前景。 在工作流的诸多研究方向中，工作流建模与工作流实现技术是最基本的两个方面。 近几年来，经营过程重组、虚拟企业。”。1 等概念的提出为工作流技术的迅速发展 提供了机遇，它逐渐被应用到了社会生活的许多方面：制造业、办公自动化、通讯、 政府部门、银行业等等。发达国家的大中企业，特别是零售业、银行业”3 和保险业等 己经开始采用工作流产品，而且在医疗领域也己经得到应用。”。通过工作流技术的应 用来促进其经营过程的改进，并最终达到持续动态地改进过程的目标，从而提高主产 浙江工业大学硕士学位论文支持动态联盟的多a g e n t 的工作流系统的研究 效率、降低成本、增强企业竞争力。 2 7 工作流技术中的几点不足 从以上对工作流技术的讨论可以看出，尽管工作流技术已发展十几年时间，但是， 理论上和技术上都还不很成熟，这也是有碍应用的主要原因所在。总结以上工作流技 术各个方面的发展情况以及工作流应用的需求，我们认为以下几个方面( 当然还有许 多其它方面) 还有待进一步发展和改进： ( 1 ) 工作流模型不够统一，建模能力有待改进 目前的工作流产品一般都具有各自独立的一套工作流模型、工作流语言以及集成 其它应用的a p i 函数等，而且概念也不统一，一旦使用一种产品后，很难再能过渡到 其它产品或与其它产品集成使用。再者，工作流模型的核心是对过程的定义，包括组 成过程的基本活动以及活动之问的依赖关系等。而目前的各种工作流模型，一方面是 从直观感觉出发，以图形与文本语言相结合的方式来定义工作流过程，这种模型仅仅 处于用户层上，即对最终用户而言是比较适用的建模方式，但不利于系统的实现，也 无法对工作流的本质特征进行描述，更谈不上对工作流的验证、分析与评价等：另一 方面是从工作流管理系统的执行方式上进行工作流建模。因而，缺乏对工作流应用的 逻辑描述能力。 ( 2 ) 对工作流验证、分析以及评价等方面相当缺乏 目前的工作流产品在这方面几乎是空白，但是，如果没有这方面功能的支持，将 无法保证正确地对庞大而又复杂的过程进行持续、动态地定义和修改。 ( 3 ) 对h a d 系统的支持需要加强 目前来看，由于网络通信技术的飞速发展，工作流应用的趋势是分布、