（通信与信息系统专业论文）基于协同工作流的企业信息化系统的研究与实现.pdf

论文题目： 专业： 硕士生： 指导老师： 基于协同工作流的企业信息化系统的研究与实现 通信与信息系统 韩家盛 卢建军 摘要 ( 签名) ( 签名) 、 7 彰锰印r 一7 l 随着信息技术和计算机技术的发展，协同化工作正逐步取代传统的工作方式成为新 一代的工作模式。基于协同工作环境下的工作流管理技术是保证协同工作有效进行的关 键技术，通过对工作流技术的研究，可以缩短产品开发周期，降低开发成本，提高产品 质量和服务质量，从而赢得市场的竞争。 本论文结合淄矿集团项目淄矿集团供应链协同工作流管理系统，在分析研究面 向企业供应链管理系统的特点及其对工作流管理系统的要求的基础上，研究并开发适应 于面向企业供应链管理系统集成平台的工作流管理系统。 工作流建模是实现工作流管理的基础。本文先从企业信息化的需要出发，针对企业 的业务和管理建立起企业业务模型体系，并从组织模型、资源模型两个方面讨论了协同 工作环境中的工作流模型，然后着重分析了业务流程体系，该体系是对企业实际经营过 程( 业务过程) 的抽象。描述了业务流程体系的过程模型及其主要元素，过程模型是本 论文中对企业业务过程建模的主要方法。根据项目应用背景和实现目标，讨论了淄矿集 团供应链协同工作流管理系统的过程定义、系统结构及其执行，对系统过程进行分析描 述，最后讨论工作流实例执行技术，描述了系统的执行过程，提出了一种工作流流程实 例执行的控制算法。 在系统分析设计基础上，本论文阐述了淄矿集团供应链协同工作流管理系统的实现 过程，设计完成核心部分的数据库模型，并实现了典型模块功能的设计要求，详细介绍 了系统关键技术的实现和系统的主要用户界面功能，最后分析了系统的安全性。 关键字：工作流；工作流管理；过程模型；工作流执行 研究类型：应用研究 s u b j e c t ：r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n s y s t e mb a s e do nc o l l a b o r a t i v ew o r k f l o w s p e c i a l t y ：c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns y s t e m n a m e：h a nj i a s h e n g i n s t r u c t o r ：l uj i a n - ju n a b s t r a c t ( s i g n a t ur e ) ( s i g n a t ur e ) w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dn e t w o r kt e c h n o l o g y ，n e t w o r k e d m a n u f a c t u r i n gi sb e c o m i n gan e wp a r a d i g mf o rm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y a sap o w e r f u lt o o lo f p r o c e s sm a n a g e m e n t ，w o r k f l o wm a n a g e m e n ti so n eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e st os u p p o r tt h e i m p l e m e n t a t i o no fc o l l a b o r a t i v ew o r k i tc a ns h o r t e np r o d u c td e v e l o p m e n tt i m e ，i m p r o v et h e q u a l i t yo ft h ep r o d u c t ，r e d u c et h ec o s ta n di m p r o v et h eq u a l i t yo f t h es e r v i c e ，t h e r e b ye n h a n c e t h ec o m p e t i t i o nc a p a b i l i t yo fe n t e r p r i s e s c o m b i n e dw i t l lt h ep r o j e c ts u p p o r t e db yt h ez i b om i n i n gg r o u p 一z i b om i n i n gg r o u p s u p p l yc h a i nw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m w h i c ht h ea u t h o rp a r t i c i p a t e di n ，a n db a s e do n t h ea n a l y s i so ft h ec h a r a c t e r i s t i co ft h e i n t e g r a t e de n t e r p r i s e o r i e n t e ds u p p l yc h a i n m a n a g e m e n ts y s t e mp l a t f o r ma n dt h er e q u i r e m e n to ft h e c h a r l a t a n i s t i ct ow o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m 1 1 1 ep a p e rs t u d i e sa n dd e v e l o p st h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mt h a t s u i t sf o rt h ei n t e g r a t e de n t e r p r i s e o r i e n t e ds u p p l yc h a i nm a n a g e m e n ts y s t e mp l a t f o r m w o r k f l o wm o d e l i n gi st h eb a s ef o ri m p l e m e n t i n gt h ew o r k f l o wm a n a g e m e n t i ti s a n a l y z e du n d e rt h ec o l l a b o r a t i v ew o r ks y s t e mf r o mo r g a n i z a t i o nm o d e l ，r e s o u r c em o d e l t h e n t h ep a p e rf o c u s e so na n a l y z i n gt h eb u s i n e s sp r o c e s ss y s t e m ，t h es y s t e mi saa b s t r a c to ft h e p r a c t i c a lr u n n i n gp r o c e s s ( b u s i n e s sp r o c e s s ) t h ep a p e rd e s c r i b e st h ep r o c e s sm o d e la n di t s m a i ne l e m e n ti nt h eb u s i n e s sp r o c e s ss y s t e mw h i c hi st h ek e yw a yt oe n t e r p r i s eb u s i n e s s p r o c e s sm o d e l i n g a c c o r d i n gt ot h ea p p l i c a t i o no ft h eb a c k g r o u n da n dt h ea c h i e v e m e n to f p r o j e c to b j e c t i v e s ，t h ep a p e rd i s c u s s e st h ep r o c e s sd e f i n i t i o ns y s t e ma r c h i t e c t u r ea n di t s i m p l e m e n t a t i o no ft h ew o r k f l o ws y s t e mi nt h eb u s i n e s s o r i e n t e ds u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t i n t e g r a t i o np l a t f o r m a tf i r s t ，t h ed i s s e n t i o na n a l y z e st h ep r o c e s so fz i b om i n i n gg r o u p s u p p l yc h a i nw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，t h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma r c h i t e c t u r e t h a ts u i t sf o rs u p p l yc h a i nw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi sp r o v i d e d ；a tl a s t ，t h ep a p e r d i s c u s s e st h ee x e c u t i o no fw o r k f l o wi n s t a n c e ，d e s c r i b e st h ee x e c u t i o np r o c e s so ft h es y s t e m ， p r o p o s e sac o n t r o la l g o r i t h mo faw o r k f l o wi n s t a n c ee x e c u t i o np r o c e s s b a s e do nt h ea n a l y s i sa n dd e s i g no ft h es y s t e m ，t h ep a p e re l a b o r a t e so nt h er e a l i z a t i o n p r o c e s so fz i b om i n i n gg r o u ps u p p l yc h a i nw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，d e s i g n st h e d a t a b a s em o d e lo ft h ec o r ep a r t s ，a n dt h er e a l i z eo fat y p i c a lm o d u l eo ft h ed e s i g n r e q u i r e m e n t s ，d e s c r i b e st h er e a l i z a t i o no ft h ek e yt e c h n o l o g i e sa n dm a i nf u n c t i o no ft h eu s e r i n t e r f a c ei nd e t a i l a tl a s t ，t h ep a p e ra n a l y s i st h es a f e t yo ft h es y s t e m 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 tp r o c e s sm o d e lw o r k f l o w e x e c u t i o n t h e s i s ：a p p l i c a t i o nr e s e a r c h 西要料技大学 学位论文独创性说明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究丁作及 其取得研究成果。尽我所知，除了文巾加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人或集体己经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学 或其他教育机构的学位或证书所使朋过的材料。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做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：肇趁吼毋多矿 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期问 论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学 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。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课 题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： 舭声违释 伽7 年月谰 1 绪论 1 绪论 1 1 论文的研究背景与意义 工作流技术【lj 是进入上世纪9 0 年代以来，计算机应用领域的一个新的研究热点。所 谓工作流，就是为实现某一特定目标而必须完成的一些任务的序列及执行过程。它包括 一组活动、活动间的顺序关系、过程和活动的启动终止条件，以及每个活动的描述。 随着i n t e m e t 的发展，企业信息化平台的组建已经成为企业活动的一种新模式。企业 传统的办公观念也发生了巨大变化，越来越多的企业通过互联网络来完成集团内部的办 公机制，而且越来越多的企业也都拥有了自己的信息化平台。但是公司的信息化系统在 一期时所完成的功能仅仅是以数据为其处理中心的传统的m i s 系统，这种系统还无法建 成统一的集成办公平台，不能实现办公流程自动化1 2 j 。我们更需要提高整体工作效率， 利用网络通讯基础及先进的网络应用平台，建设一个安全、可靠、开放、高效的信息网 络和办公自动化、信息管理电子化系统，为管理部门提供现代化的日常办公条件及丰富 的综合信息服务，实现档案管理自动化在和办公事务处理自动化，以提高办公效率和管 理水平，实现企业各部门日常业务工作的规范化、电子化、标准化，增强档案部门文书 档案、人事档案、科技档案、财务档案等档案的可管理性，实现并完善工作流中的审批 功能，最终实现“无纸化”办公。 目前工作流技术的研究日益受到人们的重视【3 】，不仅有大学和研究机构在开展多项 研究，产品供应商也在不断地推出新的产品，来补充应用中存在的不足。 本课题的目的是对协同工作流技术进行比较彻底深入地研究，并设计一种适合公司 的比较合理的解决方案。 只有在协同工作流管理系统的支撑下，通过集成具体的业务应用软件系统( e l 冲、 c r m 、s c m 等) ，才能良好地完成对企业经营过程运行的支持，在更广的范围内，不同 的时间跨度上做好企业的经营管理1 4 】，提高企业的整体水平和竞争力。 因此，本文的研究对提高企业办公效率和企业市场竞争力有着极其重要的现实意 义。 引入协同工作流的思想，实现了信息产生与传递逻辑的分离，可以在不修改系统功 能实现方式的情况下，通过修改( 重新定义) 传递逻辑来适应业务过程的变化。增强系统 的灵活性和适应性，提高软件的重用率。 国内对工作流的研究还在如火如荼，工作流技术是目前计算机应用领域的研究热 点，因此进行办公自动化协同工作流引擎的研究是很有意义的。 办公自动化协同工作流引擎为实施电子政务工程，实现审批业务处理的自动化、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。对于精简 西安科技大学硕士学位论文 审批环节、提高办事效率、提高服务质量、提高权力运行的透明度，促进廉政建设都将 起到积极作用，从机制上对公共权力形成合理而有效的监督【5 1 。 本课题来源于淄矿集团供应链协同工作流管理系统项目企业信息化系统二期， 该项目为本课题的研究提供了丰富的可实验性数据。物资管理工作流是指物资管理业务 过程的部分或全部按照协同的方式在计算机应用环境下的自动化，它所要解决的主要问 使在多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文档、信息或任务的过程化，从而实现 预期的物资管理业务目标，或者促使业务目标的实现。 1 2 工作流技术概述 1 2 1 工作流技术的起源 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。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们进行监控，以达到提高办公效率、降低 生产成本、提高企业生产管理水平和企业竞争力的目标。实际上，自从进入工业化时代 以来，有关过程的组织管理与流程的优化工作就一直在进行，它是企业管理的主要研究 内容之一。只不过在没有引入计算机信息系统的支持以前，这些工作是由人工完成的。 在计算机网络技术和分布式数据库技术迅速发展、多机协同工作技术日臻成熟的基础 上，于2 0 世纪8 0 年代中期发展起来工作流技术为企业更好的实现这些经营目标提供了先 进的手段。工作流技术一出现马上就得到广泛的重视和研究1 6 1 。 8 0 年代初期，个人计算机尚未成为信息处理工具，人们为提高信息收集、处、存储、 传递、共享、应用的效率，一些公司建立了表单传递应用系统，这些系可以看作是现代 工作流管理系统的雏形。 8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等图形图像处理公司率先开拓了工作流产品市场， 成为最早的工作流产品供应商。他们将图像扫描、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，形成了一种用于文档处理的图像处理系 统。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 、a c t i o nt e c h n o l o g y 推出的c o o r d i n a t o r ，便是其典型代表1 7 j 。 进入9 0 年代，企业信息资源越来越表现出一种异构分布、松散耦合的特点。企业的 分散性、决策制定的分散性和对日常事物活动详尽信息的需求，以及c l i e n t s e r v e r 体系 结构，分布式处理技术( c o r b a 、c o m d c o m 、w w w 、j a 、，a ) 的日益成熟，都说明 实现大规模、异构、分布式执行环境，使得相互关联的任务能够高效运转并接受密切监 控成为一种趋势。在这种技术背景下，工作流管理系统也由最初的无纸化办公环境转而 成为同化企业复杂信息，实现业务流程自动执行的必要工具。这样的转变也把工作流技 2 1 绪论 术带入一个新的发展阶段。 1 9 9 3 年，工作流技术的标准化组织工作流管理联盟w f m c ( w o r k f l o wm a n a g e m e n t c o a l i t i o n ) 的成立，标志着工作流技术在计算机应用领域之中拥有了一席之地。把工作 流技术研究以及产品开发带入了一个崭新的阶段【8 】o 1 2 2 国内外研究现状 目前，在全球范围内，对工作流技术的研究以及相关产品的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、 t e l n e t h 艮务等都已被容纳到工作流管理系统之中。作为支持企业经营过程重组( b u s i n e s s p r o c e s se n g i n e e r i n g ，b p r ) 、经营过程自动化( b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n ，b a p ) 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【9 】。 在国外，s t a f f w a r ep l c 、s o f t w a r e - l e y g m b h 、i b m 、a c t i o nt e c h n o l o g i e s 、f i l n e t 、 j e t m o r e 、p v a o n e 等公司都对工作流进行了较为深入的研究，并推出相关的工作流管理软 件产品。 s o f t w a r e l e y g m b h 公司的c o s a 由下列组件组成：c o s a 网编辑器( c o n e ) ，c o s a 用 户编辑器( c o m a ) ，c o s a 备忘录( c o m b ) ，c o s a 网状态显示器( c o n d ) ，c o s a 运行时 服务器( c o r s ) ，c o s a 仿真器( c o s t ) ，c o s a 管理员( c o h d ) 。c o s a 的结构可以很容易 地映射到工作流管理联盟的参考模型。c o n e 、c o u e 和c o s t 构成了过程定义工具( 接口 1 ) 。c o m b 和c o a d 分别对应于工作流客户应用( 接e 1 2 ) 和管理员监控工具( 接口5 ) 。c o n d 可以看作是c o m b 的补充。c o s a 支持多种技术平台，在i n t e m e t 环境中，使用c o s a 门 户可以实现与工作流系统的交互，即通过w e b 浏览器访问备忘录功能1 1 0 1 。 a c t i o nt e c h n o l o g i e s 公司的m e t r o 是一套基于w e b 的工作流管理软件。它不仅能够管 理确定的过程，并且对过程中不可预见的问题、要求和机遇也可以进行控制。其产品基 于对话行为的模型，对活动的请求者和活动的执行者之间要对要完成的活动达成协议。 m e t r o 整套系统由软件工具包、过程编辑器和服务器三个部分组成。其主要特点是：实时 提供状态信息，瞬间智能地分配任务，提供过程一致性，功能强大的过程编辑器，过程 评估和改进，支持w e b 技术。 在国内，工作流技术的研究与应用尚处于初期阶段，虽然有很多的研究人员从不同 的角度对现代工作流管理及相关技术进行了研究，但是，有关工作流技术研究和应用的 关键技术还处于探索阶段。 清华大学范玉顺老师带领的项目组对工作流技术进行了一系列的研究，并在研究的 基础上设计开发出基于c o i w e b 的分布式工作流管理系统c i m f i o w ，在国内研究处 于较为前沿的位置。c i m f l o w 是根据当前工作流技术的主流发展趋势以及我国企业的实 际需求而设计的。c i m f l o w 提供了对企业经营过程建模阶段与运行阶段的全面支持，具 3 西安科技大学硕士学位论文 有合理的分布式组件结构。系统中的组件包括建模工具、工作流机、管理工具、用户界 面以及其他支撑组件。 上海交通大学张申生老师带领的工作流研究小组主要研究了产品数据管理中的工 作流管理技术，利用与p r o j e c t 、w i n d c h i l l 、l o t u s n o t e s 等软件的集成实现产品数据全生 命周期的过程管理。 纵观以上国内外关于工作流管理的研究可以看出，国内外的研究人员在工作流管理 技术的理论基础、实现技术与应用等方面取的了许多研究成果。这些研究成果推动了工 作流管理技术的进一步研究、发展与应用。在工作流体系结构与模型定义上，国际工作 流管理联盟做了相当多的工作，如提出了工作流参考模型的体系结构、工作流管理系统 的互操作接口定义、工作流定义语言等。下面从工作流建模方法、工作流仿真与分析和 工作流实现技术等几个方面介绍一下当今国际上的研究情况【l1 1 。 ( 1 ) t 作流建模方法 基于活动网络的建模方法：这是指以活动和活动之间的关系为基础建立的工作流模 型。特点是用户界面友好，易于理解，并且在需要进行模型验证时可以将其转化为扩展 p e t r i 网模型来进行验证。 基于形式化表示的建模方法：如基于p e t r i 网的建模方法，p e t r i 网是一种用于离散 异步并发系统的建模工具，为描述和研究具有并发性、异步、分布式和非确定性等特征 的复杂系统提供了强有力的手段。 基于对话模型的建模方法：基于对话的工作流模型是在语言行为理论的基础上提出 的。这种工作流模型是从客户方与服务方两个角色之间的语言行为交互上对工作流过程 进行了定义。a c t i o nt e c h n o l o g i e s 的工作流产品a c t i o n f l o w 采用了这种工作流建模方法。 基于事务模型的建模方法：事务的概念来自于数据库研究领域，用于解决数据的并 发访问和出错恢复问题。从提高工作流管理系统的可靠性出发，建立基于事务的工作流 模型具有十分重要的意义。在数据库事务模型的基础上，研究人员提出了多种高级事务 模型( a d v a n c e dt r a n s a c t i o nm o d e l ) 用来描述工作流过程，包括嵌套事务模型、多层事务模 型、s a g a s 、分支汇合事务模型、柔性事务模型、a c t a 等。 ( 2 ) 工作流仿真与优化 工作流仿真和优化是利用离散事件驱动的仿真引擎模拟执行工作流模型中的各项 活动，自动推进工作流实例，判断过程模型中可能存在的瓶颈或死锁等问题，在此基础 上改进和优化工作流模型。 ( 3 ) t 作流实现技术 工作流实现技术是工作流管理技术中研究得最多，也是成果最多的方面。在实现技 术上主要考虑的问题有采用什么样的底层技术，如何提高工作流管理系统的可靠性( 包 括在出现错误以后如何可靠地恢复) 、柔性( 处理工作环境中发生的变化问题，如人员变 4 1 绪论 化、过程结构变化) 以及大规模复杂应用的分布性问题【l2 1 。工作流管理基础技术的研究 主要有以下几类： 基于l o t u sn o t e s 软件：许多工作流产品采用i b m 的l o t u sn o t e s 作为其底层支持 系统。采用l o t u sn o t e s 作为底层支持系统的好处主要是它提供了处理分布应用和复杂 文档的能力，而且其可靠性较高。 基于c o r b ，d c o m ：在网络化协同工作环境中，通常采用c o r b a d c o m 作为 底层的分布式通信协议。异构平台下的分布式工作流管理系统通常采用c o r b a 作为底 层支持技术；w i n d o w s 平台下通常应用d c o m 作为底层的分布式通信协议。 基于w e b ：基于w e b 技术实现工作流管理系统有非常明显的优势，它具有良好的 灵活性，用户界面友好。许多工作流产品不但以w e b 方式作为客户端界面提供给用户， 而且还在开发完全基于w e b 和j a v a 技术的工作流管理系统。近年来，随着网络服务技 术的成熟和相关标准的出台，研究基于w e b 服务的工作流集成技术逐渐成为研究的热 点。 基于e c a ( 事件条件活动) 规则：基于e c a 规则实现的工作流管理系统以事件来 驱动工作流实例的推进。事件驱动为分布式系统提供了一种统一的组件行为描述机制， 它可以通过严格定义事件语义来保证工作流的正确执行以及对它的监控。当前，随着数 据库系统性能的不断提高，越来越多的工作流管理系统应用关系数据库中的触发器实现 工作流引擎的功能。 基于可移动代理：基于可移动代理技术实现的工作流管理系统可以在一定程度上 解决集中式工作流管理系统带来的性能瓶颈和单点失败问题。利用可移动代理的持久能 力，可以间接保证系统的可靠性，而且这种计算模式特别适用于复杂的计算环境，如支 持移动式计算。 基于扩展事务模型：事务工作流是由g e o r g i a 大学a m i ts h e t h 等人最先提出的【1 3 】。 一个事务工作流包含了多个任务的协作运行，这些任务可能要访问到异构的、自治的、 分布的数据库系统。基于事务的工作流管理系统目前还处于发展的初级阶段，但是，它 具有较高的可靠性和出错恢复能力，因此，事务工作流技术一定会得到重视和发展。 1 3 本课题的主要研究内容 协同工作流涉及的研究层面很广，本课题无法面面俱到，主要将研究的重点放在企 业信息化系统中协同工作流程的建模及流程实例的控制上。 本课题来源于淄矿集团项目供应链协同工作流管理系统开发，该项目为本课 题的研究提供了丰富的可实验性数据。本课题的主要研究内容有： ( t ) 3 z 作流建模方法的研究。 ( 2 ) 协同任务分配机制的研究。 5 西安科技大学硕士学位论文 ( 3 ) 设计基于协同工作流环境的供应链管理系统。 ( 4 ) 开发基于协同工作流环境的供应链管理系统。 本课题的主要研究成果为，开发了一个基于协同工作流环境的供应链信息系统，系 统采用软件工程的分析方法，在需求分析、系统架构、软件设计、实现等方面均采用了 软件工程的标准。在对淄矿集团物理管理业务流程进行了深刻的研究之后，结合工作流 建模方法，对企业进行业务建模。利用协同任务分配的机制，使得企业物资管理部门可 以进行物资管理，消耗统计，出入库，报表统计，人员管理，邮件收发，流程设计等工 作。 1 4 论文结构安排 全文共分为六个章节。 第二章：协同工作环境中工作流技术及模型。 主要介绍了工作流技术的理论基础，描述了协同工作环境下工作流管理系统的特点 与需求，解释了计算机支持的协同工作中的基本概念和关键技术，讨论了工作流技术的 研究热点。 第三章：工作流建模及过程模型。 讨论工作流建模的过程，阐述了企业业务模型体系理论，从组织模型、资源模型两 个方面讨论了协同工作环境中的工作流模型，分析了业务流程体系，该体系是对企业实 际经营过程( 业务过程) 的抽象。 第四章：面向供应链的企业信息化系统的设计。 对企业供应链协同工作流管理系统的过程进行了分析和描述，然后分析了本课题的 研究背景与研究目的。最后设计了满足业务驱动方式过程管理模式的供应链管理中的工 作流管理系统结构，并讨论流程实例执行技术，包括流程实例状态，分析出流程实例执 行的控制算法。 第五章：面向供应链的企业信息化系统的实现。 以淄矿集团的供应链协同工作流管理系统为例，首先对管理系统的核心部分进行数 据库建模，分析出的工作流管理系统的实体及其之间的联系。接着介绍了基于协同工作 流的供应链系统的典型模块实现，对关键技术的实现进行了说明，并给出了部门系统界 面与程序编码。最后，描述了系统的安全性策略。 第六章：总结。 本章对整篇文章的主要研究工作给以简要总结，并指出需要进一步研究和完善的问 题。 6 2 协同工作环境中工作流技术及模型 2 协同工作环境中工作流技术及模型 2 1 工作流技术理论基础 2 1 1 工作流及工作流管理系统相关概念和定义 w f m c 对工作流定义如下【1 4 】：工作流是一类能够完全或者部分执行的过程，它能 使一系列过程规则、文档、信息或任务能够在不同的执行者之间进行传递和执行。表现 为参与者对文件、信息或任务按照规程采取行动，并令其在参与者之间传递。简单地说， 工作流就是一系列相互衔接、自动进行的业务活动或任务。如果将整个业务过程看作是 一条河，其中流过的就是工作流。 从工作流定义中可以看出，工作流是经营过程的一个计算机实现，而工作流管理系 统则是这一实现的软件环境。使用工作流作为经营过程的实现技术首先要求工作流管理 系统能够反映经营过程的以下几个问题，即经营过程是什么( 由哪些活动、任务组成， 也就是结构上的定义) 、怎么做( 活动间的执行条件、规则以及所交互的信息，也就是 控制流或信息流的定义) 、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( 通过工作流管理系统对执行过程进行监控) 。 根据工作流管理联盟w f m c 的定义，工作流管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e m ，w f m c ) 是一个软件系统，它完成工作流的定义和管理，并按照在计算机预先定 义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行【l5 1 。工作流管理系统可以定义与执行不同覆盖 范围、不同时间跨度的协作过程。这完全取决于实际应用背景的需求。按照设计过程的 协作程度以及组成活动的复杂程度不同，工作流管理系统可以采用多种实施方式。在不 同的实施方式中，所应用的信息技术、通讯技术和支撑系统会有很大的差别，但他们会 有很多共同的特性。 2 1 2 工作流参考模型 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。 w f m c 定义了工作流管理系统参考模型，这些己经成为工作流管理系统必须遵循 的标准【i 引。w f m c 参考模型如图2 1 所示。它描述了工作流管理系统结构中主要的模块 以及模块之间的接口。工作流执行服务器周围的接口是w a p i ( w b r k f l o wa p i s ) ，通过 这些接口可以访问工作流系统的服务，还可以与其他系统组件间进行交互。w f m c 定义 7 西安科技大学硕士学位论文 的五类接口的功能： 接口1 ：过程定义交换接口，定义了过程模型的互换格式和读写操作； 接口2 - 客户端函数接口，约定所有客户应用与工作流服务之问的功能操作方式； 接口3 ：应用程序接口，工作流机和直接调用的应用程序之间的直接接口； 接口4 - 互操作接口，定义不同的工作流管理系统之间的信息交互； 接口5 ：系统管理与监控接口，实现对工作流的管理和监控。 下面对该模型中的主要构件做一个简要的介绍： ( 1 ) 过程定义工具以计算机能处理的形式进行过程定义，现在的大多数过程定义 工具采用了图形方式，过程设计者通过绘图方式来创建过程模型，最后输出一个x p d l 文件，有的过程定义工具还有分析、监测功能，帮助设计者设计出良好的过程模型。 ( 2 ) 工作流执行服务它借助一个或多个工作流引擎，提供过程实例的执行，激活并 解释过程实例的控制( 创建、执行、暂停、终止等) ，为活动进行导航，与外界资源交 互完成各项活动，维护控制数据和相关数据等功能，为工作流的进行提供一个运行的环 境。 图2 1w f m c 工作流参考模型 ( 3 ) i 作流客户应用程序它的作用是给用户提供一种手段，以处理过程实例运行过 程中需要人工干预的任务。每一个这样的任务就被称作为一个工作项，它包括处理上的 8 2 协同工作环境中工作流技术及模型 一些要求( 如处理时间的限制) 及待处理的数据对象等。w f m c 将为每个用户维护一 个工作列表，它表示当前需要该用户处理的所有任务。客户与工作流执行服务之间的接 口为接口2 ( 客户应用程序a p i ) 。w f m c 的各种服务，如会话连接、过程控制、活动 控制、过程状态、活动状态。工作列表的处理以及过程实例的管理等都可以通过此接口 而得到。 ( 4 ) i 作流机直接调用的应用程序在工作流任务执行过程中，一些不需要人员参与 的活动会直接调用一些应用。在简单的情况下，工作流引擎使用过程模型中定义的活动 信息、应用程序类型，所需要的数据来激活外部应用程序；在复杂的情况下采用工具代 理的方式。工具代理与工作流引擎之间通过专用集成接口来完成数据交换和消息传递。 2 1 3 基本工作流原语 w f m c 定义了六种基本工作流原语【1 7 】，如图2 2 所示。这六种基本工作流原语构成 了工作流模型的最基本的构建单位。通过定义这六种基本原语，可以直观的描述出抽象 的实际业务流程的过程逻辑。 ( 1 ) 顺序关系( s e q u e n t i a lr o u t i n g ) 最简单的路由形式，活动按顺序一个接一个的执 行。通常它们之间存在清晰的依赖关系，例如前一个活动的结果是后一个活动的输入。 ( 2 ) 与分支( a n d s p l i t ) 一个活执行完后，其后面的两个或两个以上的活动都需要 被执行，它们相互平行，且不影响。 ( 3 ) 与连接( a n d j o i n ) 某一活动必须等到其前面平行执行的所有活动都执行完成， 才可以被执行。 ( 4 ) 或分支( o r - s p l i t ) 一个活动执行完后，其后面的两个或两个以上的活动根据一 定的规则，只有一个活动被执行。 9 西安科技大学硕士学位论文 碉固一 妇 与分 因回叵 顺序结构 图2 2w f m c 定义的六种工作流原语 冈 1 _ j ( 5 ) 或连接( o r - j o i n ) 某一活动前面的两个或两个以上的活动只有一个可能被执 行，当该活动执行完成后，其后继活动才可以被执行。 ( 6 ) 循环关系( i t e r a t i o n ) 一个活动反复被执行，直到满足某一条件得到满足。 2 2 协同工作环境中工作流管理系统 2 2 1 协同工作方式的特点 协同工作系统是一个基于因特网的协作系统，它涉及到企业内及企业间各个环节的 多种活动，各种专业人员相互合作、协同工作共同完成一个产品的开发过程【1 8 】，它具备 以下几个主要特点： ( 1 ) 分布性和自治性 企业地理位置的分散和部门的划分必然导致应用系统是在网络支撑环境下的分布 式系统。企业内各部门之间的相对独立性以及企业之间有关信息的保密性使得各个应用 系统之间还应该具有良好的自治性，良好的自治性同时也避免了在协同过程中由于某个 应用的运行失败而引起整个系统的瘫痪。 1 0 卜o 、或 圈圈 圆圈掀 2 协同工作环境中工作流技术及模型 ( 2 ) 群体性和交互性 协同工作过程中强调各个成员之间的沟通与协作，充分发挥群体的智慧，这在很大 程度上改善了传统产品开发过程中不同用户之间、不同过程之间、不同企业之间协作的 问题。 ( 3 ) 动态性和灵活性 在整个产品开发过程中，产品的开发进程、任务的执行人员、资源状况以及调用的 应用等都可能发生动态变化。因此，协同工作系统应该能够实现灵活、快速地重组，并 且能够方便地实现系统的维护和升级。 ( 4 ) 异构性和集成性 由于不同部门、不同企业之间的应用需求不同，相应的软硬件供应商也不同，因此 企业应用系统一般都运行在不同的软硬件平台、操作系统及不同的数据库系统等组成的 异构环境上。因此，协同工作环境应该对各种异构应用进行包装和集成，使得异构环境 中各个应用系统能够在松耦合的情况下实现信息共享。 ( 5 ) 功能的全面性 协同工作环境为网络化制造系统提供了一个开放的、可拓展的、平台无关的应用平 台，它应具备全方面的功能。理想状态下，客户可以通过连接到i n t e m e t 上的主机，在 可访问的权限范围内访问系统，完成相应的工作。 协同工作系统除了具备上述特点外，还应该具有健壮性、可靠性及安全性等特点。 2 2 2 协同工作环境中工作流管理系统的需求分析 作为网络化协同工作系统的关键支撑技术，工作流管理在其中起到了“过程总线”的 重要作用。因此，面向协同工作的工作流管理系统应该满足如下的需求。 网络化、分布式的协同工作和信息管理的需求 将工作流管理技术用于网络化协同工作系统就是利用业务流程自动化手段，为协同 任务的各个活动定义输入和输出，通过业务流程自动有序地运行实现业务目标。作为网 络化制造的关键支撑环境一网络化协同工作系统，是通过i n t e m e t 互连构造协同工作的 虚拟环境，将分布在不同地理库所、不同企业的人力资源和物质资源结合起来，以实现 对产品设计问题的协同求解。在协同工作环境中，不仅协同工作小组人员分布于不同的 地理库所，而且协同工作所用的资源，包括产品模型、设计知识、应用程序、共享数据 等，也都分布在不同的库所上。工作流管理不仅需要处理“过程”，而且还要求：将文 档、信息与任务绑定，并按照一定的过程规则流转；协调组织各个成员间的工作以达 到总体任务完成的目标。因此，工作流管理必须满足网络化、分布式的协同工作和信息 管理的要求【1 9 】。 ( 1 ) 强调柔性的过程控制和即插即用的需求 西安科技大学硕士学位论文 所谓柔性，表现为适应性和智能性，即系统适应外部环境的能力和根据环境的变化 做出正确反应的能力。其中，外部环境指工作流系统的外部环境，包括企业内部的协同 工作环境和企业外部、动态联盟内部的协同工作环境。 对于企业内部的协同工作环境，工作流执行的主要约束是协同任务中活动本身的不 确定性、反复性、模糊性和随机性。在确定型工作流管理系统中，业务流程的执行是确 定的。 对于企业外部、动态联盟内部的协同工作环境，工作流执行的主要约束是动态联盟 的重构性。动态联盟需要根据市场的发展和客户的需求而不断调整联盟成员，因此要求 工作流管理体系结构能够满足即插即用的要求，使得各控制模块具有一定的独立性和可 封装性，保证各模块可以快速组装和重用，满足插件的即插即用的要求。 ( 2 ) 协同工作系统实施的需求 协同工作系统是一个开放式的系统，它尽量兼容多种软、硬件设备，具有良好的可 扩展性，但通常系统结构比较复杂【2 。对于虚拟企业、动态联盟而言，系统在类似问题 的处理上也可能采用不同的解决方法和工具。作为协同工作环境中“过程总线，_ 工作 流，它集成了各种应用系统并使它们协调工作。因此，网络化协同工作环境中的工作流 管理系统同样也应该具有开放性的需求。 ( 3 ) 协同工作的过程控制需求 在协同工作过程中，即使是相似的协同工作，其协作过程也很难一样，但将协作任 务分解后，其原子任务或原子任务的组合在很多情况下是完全相同的，只是输入、输出 的值不同( 譬如文件的审批过程) 。为了实现业务过程的自动化和标准化，可以将这些相 同的任务或任务的组合抽象出来形成一个子过程，应用工作流管理技术可以实现较小粒 度下子过程的复用，同时可以实现协同