（机械设计及理论专业论文）基于节点的工作流程管理技术研究与系统实现.pdf

国防科技大学研究生院学位论文摘要 本文在研究工作流程管理技术国内外现状和发展趋势的基础上，分析了企业实际工作流程管理模式及其存在的问题，并结合敏捷化制造中并行工程的特点，提出一种基于节点的工作流程管理模型;该模型可有效解决企业产品设计过程中的工作流程管理问题。在此基 础上， 本文探讨了基于节点的工作 流程管 理模型中各 项关键技术， 并提出了 相应的 解决方案。 本文应用对基于节点止作 流程管理模型及其关键技术的研究结果，设计了 工作流程管理原型系统一一y h - wf m系统; 完成了系统关系数据库、 可视化工具模块、 项目管理模块和工作流程驱动引擎模块的详细设计和程序实现。 通过将原型系统与 p d m 系统集成.本文对基于节点工作流程管理模型的实例应用进行了验证，并取得了良 好的效果。 最后， 本文 针对工 作流程管理技 术目 前的 研究现状， 提出了 提高原型系统 通用性 和采用动态的工作流程运作规则等方法。关键词: 工作流程管理， 节点， 工作流程驱动引擎，电 子签名，流程模板， p o we r bu i l d e r第 i页国防科技大学研究生院学位论文abs t r a c t t h i s p a p e r p u t s f o r w a r d t h e w o r k fl o w m a n a g e m e n t mo d e l o n t h e b asi s o f n o d e s , a ft e rr e s e a r c h i n g i n t h e a c t u a l i t y a n d t h e t r e n d o f w o r k fl o w m a n a g e m e n t a r o u n d t h e w o r l d , a n a l y z i n gt h e m o d e o f w o r k fl o w m a n a g e me n t i n e n t e r p r i s e s , a n d m a k i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c e i n t oa c c o u n t . t h e m o d e l c a n s o l v e t h e p r o b l e ms , w h i c h e x i s t i n t h e w o r k fl o w m a n a g e m e n t o f t h ed e s i g n o f p r o d u c t . t h e n , a ft e r e x p l o r i n g t h e k e y t e c h n i q u e a b o u t t h e mo d e l , t h i s p a p e r p u t sf o r w a r d c o r r e s p o n d i n g s e t t l e m e n t s . u s i n g t h e r e s u l t s g o t fr o m t h e r e s e a r c h i n t h e w o r k fl o w m a n a g e me n t m o d e l o n t h e b a s i s o fn o d e s , t h e p a p e r d e s i g n s t h e p r o t o t y p e s y s t e m , w h i c h i s n a m e d y h - w f m. t h e w o r k i n c l u d e s t h ed e s ig n a n d th e r e a liz a tio n o f th e d a ta b a se , th e v is u a l to o l m o d u l e , th e p ro j e c t m a n a g e m e n tmo d u le a n d t h e w o r k fl o w m a n a g e m e n t e n g i n e m o d u l e . b y i n t e g r a t i n g t h e p r o t o t y p e s y s t e m i n t o p d m s y s t e m, t h e p a p e r e x a m i n e s t h e a p p l i c a t i o no f t h e w o r k fl o w m a n a g e m e n t m o d e l o n t h e b as i s o f n o d e s , a n d g e t s s o m e f a v o r a b l e r e s u l t s . a t l as t , a ft e r t h e r e s e a r c h i n t h e a c t u a l i ty o f w o r k fl o w m a n a g e m e n t , t h e p a p e r p u t s f o r w a r ds o m e m e t h o d s , s u c h as i mp r o v i n g t h e fl e x i b i l i t y o f s y s t e m a n d u s i n g d y n a m i c w o r k fl o w r u n n i n gr u l e , t o i m p r o v e o n t h e c a p a b i l i ty o f t h e p r o t o t y p e s y s t e m .k e y wo r d s :ma n a g e me n t , n o d e ,e n g i n e , e l e c t r o n i c s i g n a lwo r k fl o w t e m p l a t e , p o w e r b u i l d e r第 n页6 7 8 7 0 9独创性声明 本人声明 所呈 交的学 位论文 是我 本人在导师指导下 进行的 研究工作及 取得的 研究 成果。 尽我 所知， 除了 文中 特别 加以 标注和 致谢的地 方外， 论文中 不 包含其 他人已 经发表和 撰写过的 研究成 果， 也不 包含为获 得国防 科学技 术大学 或其它教育机 构的 学 位或证书而 使用过的 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 作了 明 确的 说明 并 表示谢意。 学位论文题目 : 参于节点的 工作 流程管理技术 研究与系统实现学 位论文作 者签 名:日 期 :119-v;年i z 月l日学位论文版权使用授权书 本人 完全了 解国 防 科学技术大 学有关 保留、 使用学 位论文的规定. 本人授权国 防科学技 术大 学可以 保留 并向国家 有关部门 或 机构送交论文的复印 件和电 子文 档， 允 许 论文 被查阅 和借阅 ;可以 将 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、汇 编学位论文. ( 保密学 位论文在 解密 后适用本 授权书。 ) 学 位论文题目 : 荃于 节点的工 作流程管 理技术研究与 系统实 现学位论文作者签名:作者指导教师签名:日 期 :l ev; 年i z月/日 期 : d 材 年厂 d月f国防科技大学研究生院学位论文第一 章 绪论 1 . 1 选题背景 随着科学技术进步和生产发展，现代企业办公 自动化影响范围不断扩大， 自动化水平不断提高，传统的企业管理模式也越来越暴露出各种难以忍受的弊端。旧有的管理模式主要 以人为中心，信息的传递和处理通常以人与人之间的关系作为介质 。由于人本身固有的各种特点，在某些时候会延误或堵塞信息的流动进程一一在执行应有的操作时带有或多或少的主观色彩，这将在很大程度上影响生产的 顺利进行，为企业生产带来各种不必要的损失。 计算机技术在企业中的应用为解决上述问题带来了可能。现代企业管理模式要求除了工作的主体仍旧是由人来完成之外，各项工作之间的信息流动和关系处理能够依照事先制定的规则 自动地进行。计算机技术的发展与企业实际需要相结合，由此而出现了 工作流程 ( 又称工作流)管理 ( w o r k fl o w m a n a g e m e n t )技术。 工作流程管理技术能够实现对企业的生产过程进行时间协调和进度控制，这将可以缩短工作时间，提高工作效率，消除人为因素带来的负面影响。现代制造业对工作流程管理有着迫切 的需求，研究工作流程管理技术在现代制造业中的具体应用有着重要的现实意义。本课题面向制造业信息化建设，其 目的是通过将工作流程管理技术与现代设计理论思想相结合，应用计算机技术解决企业产品设计过程中的工作流程管理问题。 目 前对于产品生产企业，其传统工作流程模式中，设计系统内 部缺乏统一完善的管理， 在日 常工作中，设计任务的分发，各种公文的打印、下达、执行，图纸资料的审批以及内部的工作协调，大都采用手工方式，速度较慢、工作协调效率低;在产品设计过程中，管理人员往往不能及时掌握任务的进展情况，不便于及时发现问题，进行必要的监督和协调;同时，由于设计流程不能方便地规定运转过程 ，不便于规范管理各种信息，原有大量知识库信息难 以重复利用，领导层无法及时得到工程项 目的详细信息，部门、人员相互之间的协调性不强。 这种旧有的管理模式越来越阻碍企业进一步发展。 湘潭电机厂等厂家早先己经实施了部分p d m ( p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t 产品数据管理 )项 目，随着计算机管理的普及，企业逐渐认识到自身传统工作流程效率低下，迫切需要一种能够与己经使用的 p d m 系统相结合，并能够提高工作流程管理效率的系统。针对这一情况，本课题进行工作流程管理相关技术研究和系统实现。第t页国防科技大学研究生院学位论文 1 . 2 国内外研究现状 在工作流程管理技术出现的早期，由于缺乏统一的标准，大多数工作流程管理产品 之01, 互 不兼 容。1 9 9 3 年， 国际 工 作流 管理 联盟 ( w o r k fl o w m a n a g e m e n t c o a li tio n ,w f m c ) 的成立标志着工作流程管理技术开始进入相对成熟的阶段。为了实现不同工作流程管理系统之间的相互操作，wf mc在工作流程管理系统的相关术语、体系结构以及应用编程接口等方面制定了一系列标准，并给出了工作流程的定义1 :工作流程是指整个或部分经营过程在计算机支持下的全自 动或半自 动化。通常，将凡是由计算机软件系统控制执行的过程都称为工作流程。一个工作流程包括一组活动，活动之间的顺序关系、过程 ，活动的启动和终止条件，以及对每个活动的描述。工作流程管理系统指运行在一个或多个工作流程驱动引擎上，用于定义、实现和管理工作流程运行的一套软件系统。它与系统的执行者交互，推进工作流程实例的执行，并监控工作的运行状态。1 . 2 . 1工作流程管理技术 工作流程是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念，通过将工作活动分解成定义良 好的任务、角色、规则和过程来完成工作的整体执行和监控， 从而达到提高生产组织水平和工作效率的目的 v 1 。对工作流程进行控制和操作的计算机软件系统被称为工作流程管理系统. 工作流程管理系统大多为 p d m 系统的模块之一。在我国，目前大多数p d m系统应用于产品制造业， 因此通常认为 p d m系统中的工作流程管理主要用于实现产品设计与修改过程的跟踪与控制， 包括工程数据的 提交与修改、管理和监督、文档的分布控制、自 动通知等 z 1 工作流程管理对项 目管理提供支持，主要管理当一个用户对数据进行操作时会发生的情况，人与人之间的数据流动，以 及在一个项目 的生命周期内跟踪所有事务和数据的活动。修改后的产品数据经提交、审批及最后登记而成为新版本的产品数据。这种方法为产品开发过程 的自动管理提供 了保证，并且支持企业产品开发过程重组 ，以便获得最大的经济效益。 现代企业强调以过程为中心的管理模式，过程集成日益受到企业和研究单位的重视，工作流程管理技术是实现过程集成的有效途径之一。目 前，在并行工程、企业经营过程重组、供应链管理、敏捷制造等领域都开展了工作流程管理应用的研究 。 在当前敏捷制造、并行工程、企业经营过程重组得到企业广泛认同 和重视的情况下，工作流程管理技术在制造业信息化中具有广阔的应用前景。 工作流程管理技术可以 很好地用于产品开发过程的建模和管理，也可以作为产品设计中的冲突协调、产品数据管理与流程控制的支撑系统。 工作流程管理可以作为企业间信息集成的使能工具，基于 w e b和基于电子邮件方式的工作流程管理系统可以为企业灵活地组建动态联盟和实现信息交换发挥重要作用。 工作流程管理技术也可以 用于实现供应链建模和管理功能，结合工作流程仿真和优化技术，还可以用于企业分销体系和供应体系的优化。 第 2 页 国防科技人学研究生院学位论文以工作流程管理技术为核心，以功能、信息、组织与资源视图为辅助手段，研究集成化企业建模方法，开发相应的集成化企业建模工具 ，这是企业建模和系统集成的重要手段 。 工作流程管理的最大优点是将应用逻辑与过程逻辑分离，即在不修改具体功能的情况下，通过修改过程模型而改变系统功能，完成对生产经营中部分过程或全过程的集成管理。这可以有效地把人、信息和应用工具合理地组织在一起，发挥系统的最大效能。工作流程管理技术能使企业实现对经营管理和生产组织的过程控制以及决策支持，实现现代企业对 “ 在适当的时间把适当的信息传给适当的人 ”的要求。 进行工作流程管理一般可分为三个阶段p 1 :模型建立、模型实例化和模型执行。在模型建立阶段 ，通过分析企业的工作特点及生产步骤，利用工作流程建模工具或手工操作，完成企业生 产过程模型的建立，将企业的实际生产过程转化为计算机可以处理的工作流程模型。 模型实例化是指给每个过程设定运行时所需的参数，并为每个活动分配所需要的资源。在模型执行阶段，完成生产过程的执行，主要是完成人机交互和应用的执行。 工作流程管理技术综合了计算机科学和管理科学中诸多 研究领域的原理、方法和技术，如数据库管理、面向对象技术、分布式技术、编程语言、图形化用户界面、系统集成、消息传递、 文档管理等。近些年，企业对过程建模、b p r工具、敏捷制造、并行工程的需求，为工作流程管理技术的应用提供了一个广阔的市场，使工作流程管理产品得以迅速发展。同时，工作流程管理产品供应 商不断将信息技术、we b技术等研究中的最新成果应用于自己的产品开发中，促进了它的普及与应用。1 . 2 . 2工作流程管理产品 随着计算机管理的逐步深入和普及， 企业对工作流程管理系统的需求越来越强烈。在国家 “ 十五” 规划中，己明确要求所有甲 级设计院必须具备完善的内部工作流程管理系统。 工作流程管理系统可以根据企业工作过程的复杂程度，采取多种实施方式。在不同的实施方式中， 所应用的信息技术、 通信技术和支撑系统结构等则会有很大的差别。其实际运行环境可以在一个项 目组内部，也可以在全企业所有的业务部门。 从不同角度对工作流程管理系统分类如下t :1 .根据所实现的业务过程1 ) 管理型:活动可以 预定义，并且有一套简单的任务协调规则。2 ) 不确定型:与管理型相似，一般用来处理异常或发生几率较小的情况。3 ) 协作型:参与者数量和协作次数较多，在一个步骤上可能反复协调，直至得到某种结果，甚至可能回到前一阶段。4 ) 生产型:实现重要业务过程的工作流程管理， 特别是与业务组织功能直接相关的工作流程管理。该类系统一般应用在大规模、复杂和异构的环境下，整个过第 3 页国防科技大学研究生院学位论文程涉及多个人和不同组织。2 .根据底层实现技术1 ) 以通讯为中心:这类工作流程管理系统 以电子邮件为底层通讯机制，适合于协作型工作流程和不确定型工作流程，而不适于生产型工作流程。2 ) 以文档为中心:基于文档路由，同外界应用的交互能力有限。许多基于表的管理型工作流程系统可以用以文档为中心的底层技术来实现。3 ) 以过程 为中心 :对应于生产型工作流程管理系统，一般建立在数据库之上，有 自己专用的通信机制，并且提供同外部交互的接 口。 目前市场上流行的工作流程管理产品十分丰富，它们在功能、规模和应用范围上各有特色。企业 目前使用较多的工作流程管理产品分为三种: 第一种是专门应用于工作流程管理的独立应用软件。国外产品如 j e t f o r m 公司的i n t e m p o 是企业级工作流程管理产品， 它基于c / s方式，其客户端相互独立，适于管理型和设定型的经营过程;此外还有 a c t i o n技术公司的 a c t i o n me t r o 4 . 0 等。国内产品 有北京易博软件系统有限公司的s i t e c h d e s i g n e r ， 东方易维公司的e - w a y w o r k fl o w ,中国科学院计算技术研究所 c a d开放实验室开发的a wf l o w 。 这些系统通常适用于某一专业领域 。 第二种是p d m系统中的工作流程管理模块。 国外产品有p t c 公司的wi n c h i l l , i b m公司的p r o d u c t m a n a g e r . s d r c公司的m e t a p h a s e , s m a r t e a m c o r p o r a t i o n l t d 公司的s m a r t e a m, u g s公司 ( 已和 e d s公司 合并)的 i m a n等。国内产品有开目 公司的k m p d m，同方公司的同方 p d m 等。这些系统中的工作流程管理模块通常用于配合p d m 系统的使用 ，其具体应用范围与相应的 p d m 产品有关。 第三种是大型 c a d / c a m 软件或文档管理软件中集成的工作流程管理模块或p d m模块。 如s o l i d e d g e v e r s i o n 1 5 中的 i n s i g h t c o n n e c t , f i l e n e t公司集成文档管理软件系列产品中的v i s u a l w o r k fl o w , i b m公司商业集成软件i b m m q s e r i e s 中的i b mm q s e r i e s w o r k fl o w等。这些工作流程管理产品集成于相应的 c a d / c a m软件或文档管理软件中，用于配合相应软件的使用。 在当前使用较多的工作流程管理产品中，国 外大型系统通常功能强大，但其价格昂贵，且在国内 应用情况不甚理想，其主要原因是这些系统比较适合于自 动化程度很高的国外大型企业 ，未结合我国的国情;国内的工作流程管理产品品种繁多、价格低廉，但其使用功能有限，或者通常只面向某一专业方向，在很多方面并不适合产品设计流 程的管理。 针对制造行业中产品设计过程进行工作流 程管理的软件系统较少。 鉴于此种情况，本课题将探讨适合于产品设计过程的工作流程管理相关技术，并进行原型系统的开发。课题将分析企业工作流程管理现状， 研究利用计算机技术解决企业工作流程管理问题的相关技术方法; 通过设计符合企业特点的工作流程管理系统 ，满足企业产品设计过程对工作流程管理的需求。第 4页国防科技大学研究生院学位论文夸 ， .3 课题主要内容 企业采用工作流程管理系统的目的在于应用计算机先进技术能够更好地实现工作流程管理，使得在采用系统之后，企业工作效率能够得到应有的提高。对于首次采用工作流程管理系统进行管理的企业来说，引进该项技术本身意味着企业将会面临一定范围内的体制结构变革和思想更新，将会有一个过渡期使上层领导和下层员工充分熟悉系统的操作 ，从而利用该系统为企业带来可观的经济效益。因此，工作流程管理系统的设计应该着眼于分析使用者的工作流程管理模式 ，找到相应有效的计算机管理办法，同时能够将这些方法付诸于实践 ，从而达到提高企业效益的目的。 本课题来源于制造业信息化建设，面 向产品生产企业，其主要内容是利用计算机技术实现企业产品设计过程的自动化管理，具体内容包括: i .分析企业实际工作流程管理模式，结合敏捷化制造中并行工程的特点， 提出合适的 工作流程管理模型。同时利用各种先进计算机技术实现上述模型，清晰地描述企业工作流程管理过程， 并对此进行具体安全的管理。 z ，探讨工作流程管理中的多个关键技术，其中包括工作流程可视化表达、 工作流程初始化、文档安全管理、 工作流 程管理的组织、任务自动通知、文档浏览与电 子签名、工作流程管理系统计算机实现方法、数据库设计等等。通过分析这些关键技术在工作流程管理模型中的特点， 提出相应的实现方案和技术框架。 3 .根据对工作流程 管理关键技术的研究结果，设计并实现工作流程管理原型系统。其工作包括数据库设计、流程模板设计工具设计、项目 管理工具设计、工作流程驱动引擎设计等。其中数据库为工作流程管理系统提供底层数据支持;工作流程模板设计工具用于定义企业工作流程结构;项 目管理工具用于初始化工作流程;工作流程驱动引擎用于实现具体的工作流程管理。 4 .实现原型系统的应用。 利用设计出的工作流程管理原型系统与p d m系统集成，探讨原型系统实际应用情况 。第 5 页国防科技大学研究生院学位论文第二章 工作流程管理系统总体设计 2 .1 需求分析 目前，我国产品生产企业中， 设计系统内部缺乏统一完善的管理，工作效率低下。产品设计过程中，传统工作流程管理模式的一个简单例子如下: 1 . 设计人员根据下达的任务利用 c a d工具设计产品的结构。 2 . 设计人员设计完毕之后，将产品结构设计的电子文档利用图形输出设备输出 为产品图纸。 3 . 由 工作人员手工将图纸提交给审批人员。 4 . 审批人员审批 图纸。若图纸合格，则产品图纸交给生产车间开始产品实际生 产 ( 假设产品极其简单，不需要工艺编制等过程) ; 若图纸不合格， 则由工作 人员将审批人员的修改建议返回至设计人员，工作退回至第 1 步重新进行。 该产品有效的工作流程只具有设计和审批两个步骤， 但其工作模式相当复杂臃肿，许多不必要的 操作 ( 如第 2 步和第 3 步) 影响了工作的效率，阻碍了企业的生产。如果将这种传统工作模式应用于具有多个工作步骤的工作流程中，其工作繁琐程度将难以 想象，大量时间被浪费在产品信息传递上，而且对工作流程的控制也将会变得更加困难 。 计算机技术在企业中的应用为解决上述问 题带来了可能。 利用计算机技术，设计人员可以直接将设计结果通过计算机网络传递给审批人员， 审批人员同样可以利用网络环境将审批结果快速地通知给设计人员。这种新型的工作管理模式是工作流程管理系统的基础，其目 的是缩短企业产品生产周期，提高工作效率。 目前市场上存在有上百种软件系统支持工作流程管理，其中，国外大型系统通常功能强大，但在国内应用情况不好，其主要原因是这些系统比较适合于 自动化管理程度较高的国外大型企业，未结合我国的国 情;国内一些研究单位根据国内企业的实际情况，研究出了自己的工作流程管理产品，但这些工作流程管理产品功能有限， 通常面向某一专业方向，在很多方面并不适合产品设计流程的管理，其主要表现在以下几个方 面 : 1 .缺乏有效的文档管理 当 前大部分国产工作流程管理系统只支持单一格式或少数种类格式的文档，由于目前许多企业己经建立了 计算机辅助设计环境，并且具有多种用于产品设计的软件系统，对于面向产品设计的工作流程管理系统来说，其除了 具有一 般工作流程管理系统的特点之外，还应具有强大的文档浏览能力，能够浏览多种格式的计算机文档，以最大限度地实现数据共享与知识共享。第 6 页 国防科技人学研究生院学位论文 在工作流程管理的过程 中，例如审批人员等通常需要审批产品设计结果，但并不具有修改文档的权限，因此在工作流程管理系统中也需要实现可靠的文档安全管理;为了对产品设计结果进行全面公正的审批或校核，工作流程管理系统必须提供相应的实现此功能的辅助工具，以最大限度地减少人为因素影响。 2 .流程模板设计工具缺乏灵活性 在不同企业中，产品生产流程各不相同，即使是同一企业中的不同产品也具有不同的生产流程， 为了方便企业描述 自身产品设计流程 ， 并根据 自身特点定制流程模板，需要一种特殊的流程模板设计工具。当前国产工作流程管理系统中，流程模板设计能力有限，通常只是在数据库中存储流程模板的结构或采用脚本实现 。可视化的流程模板设计工具有利于企业人员快速对工作过程建模，并为接下来的工作流程管理提供直观的流程模型支持。 3 .缺乏对并行工程的支持 以往在产品设计及其相关的各种过程中，采用的是按功能部门串行工作的方法。由于没有制造、维修等人员的早期介入，所设计的产品会存在较多的错误。这些设计中 产生的错误、缺陷或不足，以 往是通过对设计文件的审查和会签得到部分改正，而漏下部分则只能在其后的生产、装配和使用中才能逐渐被发现。这就使产品研制周期和改 进周期拉得很长，使产品不能及时投放市场，投入的资金也得不到及时回收，严重影响了企业在市场竟争中的地位 。 现代制造理论的研究表明产品成本的 8 0 %左右在设计阶段就已基本确定，由此可见在设计过程中，越早发现问题，解决问题的成本越低。并行工程是集成、并行地设计产品 及其相关各种过程的系统方法，这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品从概念形成到产品报废处理的整个生命周期中的所有因素。它对企业在产品信息的管理与传递方面提出了更具挑战性的要求。它要求在产品开发的整个生命周期中，各开发小组应共享所有的设计资料，使不论处于何地的产品开发小组所有成员都能得到与产品设计有关的一切数据，同时也支持各开发小组之间及时地进行信息交流，尽早尽快地发现问题和解决问题，以便全面地考虑相关环节的影响。传统的工作流程管理系统对并行工程的实施支持不够。 根据 以上调研及分析表明，满足现代制造业信息化要求的工作流程管理系统应满足以下功能: i .可视化的流程模板定义工具 使用工作流程管理系统的不同企业具有各自 不同的工作流程结构，即使是同一企业不同的产品也具有不同的生产运作方式。例如在某些小型生产企业中，产品从设计到投入生产大体只需要设计、审校、工艺、 工艺 标准化等几个阶段;而在一些大型企业中，仅产品审校阶段就包括图档审校、干涉审校、强度 审校等流程。动态地安排工作流程方便使用者能够根据企业 自身特点定制相应的软件功能。可视化的流程模板定第 7页 国防科技大学研究生院学位论文义工具能够方便地显示流程管理中各工作步骤的相互关系 ，同时便于随时进行工作过程的添加、删除及修改操作。这种方法将产品数据管理与工作流程 自身规则的定义相分离， 增强了软件的柔性 。 如 p dm软件 s m a r t e a m 中的工作流程管理子系统便采用了这种方法。 2 .支持并行工程的工作流程管理 并行工程是相对于传统的串行工程而言，对产品及其相关过程进行并行一体化设计的一种系统化工作模式。并行设计是指面向产品生命周期的设计 3 。简单地说，并行工程是指在当前工作进行的同时，当前工作的下一个或下面某些个流程能够根据 当前工作进行的状态适当地展开，从全局来看就好似许多工作在并行地进行。工作流程管理系统应当对并行工程的实施提供管理支持。 3 .安全的文档资料管理 工作流程管理系统很大一部分工作是管理数量巨大、格式不同、形式多样的文档资料，安全地管理这些重要资料是工作流程管理系统所必须具备的功能。通常，在工作流程管理系统中，资料的安全性管理是与电子签名等其它功能共同完成。系统根据使用者的不同身份赋予其相应的使用权限，使得使用者只能操作被赋予的权限内的文档资料，这样便保证了重要资料的安全。 4 .多文档浏览器 由于工作流程管理系统管理着各种格式的计算机文档资料，因此为了方便地实现文档浏览、修改、批阅等必要操作，工作流程管理系统应该具备浏览大多数格式文档的功能。在这一方面，当前流行的工作流程管理软件也各有特色，但总体来说，国外的大型工作流程管理产品相对于国内的产品具有较强的功能，如 s ma r t e a m 中的多文档浏览器便是一个功能较强的例子。而国内的 情况是，大多数小规模厂家不具备采用多种计算机辅助软件对产品进行设计的条件 ， 而通常只采用一种软件对产 品进行开发。针对这种情况，可以单独设计一种方案来解决 “ 既能保证正常浏览文档 ，又能保证文档的安全性 ”的问题。例如，对于主要使用 a u t o c a d 进行产品设计的企业 ，可以不采用多文档浏览器方案，而直接对 a u t o c a d 进行二次开发，采用图层加锁技术实现设计文档的安全性管理或其它管理 4 1 5 .电子签名功能 该功能尤其在产 品生产企业中的重要性显得格外突出，同时 电子签名功能也使得工作流程管理成为真正的可能。在工作流程进行的过程中，不同工作流程的负责人都可以用电子签名方式对产品设计的工作状态进行提交或拒绝操作 。当所有的工作都被提交之后，工作流程管理的任务便告一段落，产品信息将被修改到下一个版本，并且存入数据库中归档。6 .采用安全稳定的数据库管理系统第 8 页 国防科技大学研究生院学位论文 实现安全的文档资料管理离不开 一 个安全稳定的数据库管理系统。现在世界上流行的数据库管理系统有 s q l s e r v e r , a c c e s s . d b 2 . o r a c l e . i n f o r m i x 等， 这些数据库管理系统分别有着各 自的特 点，适合于不同的环境 。一个好的工作流程管理产品应该支持绝大多数的数据库管理系统。 工作流程管理系统的开发需要多方面的相关技术，本文将通过建立工作流程管理模型，并对该模型中各项关键技术的研究，寻找相应的解决方法;在此基础_ l，通过开发一例原型系统，探讨工作流程管理系统的具体实现及其应用。 2 . 2 基于节点的工作流程管理模型2 . 2 . 1 基于节点的工作流程管理模型 在产品生产企业中，产品从设计到生产需要经过多个相关步骤，如设计、审批、校核等。产品信息在某一时刻 ，或者由其中一个步骤占有，或者由多个步骤共享。 例如，在某一企业 中，产品开发过程包括设计、校核、工艺、标准化四个步骤，其中，工艺和标准化需要校核结果，并可以同时进行;工艺和标准化同时通过后， 产品方可进行实际生产;如果工艺和标准化有任意一方没有通过，则将拒绝结果返回至设计者或校核者;待设计者或校核者重新完成工作后，再重复上述过程。在传统管理模式中， 产品资料将多次在不同部门 之间传递，由于其传递过程依靠手工完成，因此这将浪费大量的人力、物力及时间; 工艺和标准化过程尽管能够同时进行，但不能够实现信息的共享。 上述复杂的工作过程在当前企业产品设计中比较普遍。 目前有多种方法实现产品设计过程的工作流程管理，如 s ma r t e a r n系统采用基于“ 流程计划”的信息类别实现工程设计的审校流程 5 1 , a w f l o w 系统采用基于 “ 子流程模板库”的产品设计流程模型 6 1 。 这些实现方法的特点是将产品设计过程中的工作步骤总结为几类或几个流程模式， 通过对这些流程模式进行不同组合以实现对企业工作模式的建模。 此外，wf mc为工作流程的活动和跃迁信息定义了工作流程最主要的内容 7 1 ，如工作流程活动定义的是工作过程中的每一个活动环节，包括原子活动、子工作流和循环活动三种类型。 跃迁信息定义 了工作流程活动发生转变时所依赖的信息，主要包括活动开始条件、后继活动等。这些定义方法反映了目前 几乎所有行业、企业中工作流程管理的特点，但其中的某些定义实现通常较复杂。产品生产企业中的 f 作流程通常具有直观 、相对简单等特点，因此可以对这些不同的实现方法或模型进行简化以实现对产品设计流程的管理。 通过分析上述不同实现方法的特点，并对这些方法进行简化 ，以采用简单的方式实现对产品设计流程 的管理 ，同时为这种管理提供灵活的控制，本文提出基于节点的工作流程管理模型。 在该 模型中， 将企业中的工作步骤抽象成工作流程中的节点( n o d e ) ， 通过节点的第 9页 国防科技大学研究生院学位论文不同组合反映出企业实际工作模式;同时，通过定义不同节点间的相互联系，达到动态管理企业工作流程的目的。该模型最基本的单元是节点，它反映的是工作流程中的任务活动。每个节点本身具有很强的独立性，拥有各 自独立的属性和任务。工作流程在进行的过程中， 数据信息沿着事先定义的 “ 连接( c o n n e c t o r ) ”向前 ( 节点被提交)或向后 ( 节点被拒绝)流动。因此连接不仅是流程管理进行过程 中信息的流动通道，而且也反映出各个任务活动之间的相互关系。 在面向产品制造行业的工作流程管理系统中，可以将诸如设计、校核、审批等工作状态定义为工作流程的节点，系统为每个节点指定相关的负责人以实现具体工作的执行，使工作流程状态变化依据节点属性及节点之间的关系进行，如图 2 . 1 所示。 节点i节点 2节点3图2 . 1 企业中工作流程示意图 在某一工作步骤完成之后，该步骤负责人根据工作结果将数据信息推送给下 一级或上一级工作人员， 称之为工作的提交或拒绝，也即节点的提交或拒绝。这种方法实现了数据信息在各个工作步骤之间的流动。 在该模型中，按照流程节点处理的时间顺序 ，将流程节点之间的关系分为串行关系、并行关系和拒绝反馈关系三类。在串行关系中，所有节点呈 “ 一”字排列，后一节点的启动时间为前一节点的完成时间;在并行关系中，两个或两个 以上数 目的节点并排排列，这些节点可以在同一时刻并行工作;在拒绝反馈关系中，后一节点负责人将工作拒绝 ，从而使工作流程回到前面的节点。典型的节点之 间的串行关系、并行关系和拒绝反馈关系示意图如图 2 . 2 ( a , b , c ) 所示。一个复杂的工作流程通常山多个不同关系的流程节点组成，如图2 . 2 ( d ) 所示。 在该模型中，一些能够同时进行的工作步骤可以被定义为并行工作的节点，使得多 个工 作 可以 在同 一 时间 段内 进 行。 这种 基于 节点 的 工作流 程管理 模型 为企 业实 施并行工程提供了一种有效的手段。以节点方式安排工作流程管理有利于简化企业的 l作模式，便于企业工作流程建模 。同时。针对企业发展中经营过程重组等 问题，该方法 第1 0页国防科技 大学研究生院学位 论文可以将企业经过变动的工作过程以节点方式表达，并能够根据需要灵活快速地安排工作的变更，从而加快过程重组的实施。巫1七, 2 一亘 卜- ilai5 a;2( a )串 行关系( b ) 并行关系见贯竺刹1i,0.z .h. i _w.3ifle升 ( c )拒绝反馈关系( d )复杂工作流程 图 2 . 2 流程节点关系类型及复杂工作流程示意图2 . 2 . 2 基于节点的工作流程管理模型的组成连接与节点 i .连接 在基于节点的工作流程管理模型中， 节点用于表示企业的工作步骤或状态， 而“ 连接” 用于表示两个不同节点之间的关系。连接不能够单独存在，必须与两个节点相联系 ， 这两 个 节肖 分 别作 为 连 接的 始 节 点 ( b e g in n o d e )和终 节点 ( e n d n o d e ) . 连接具有两种类型， 即 “ 同意” 和 “ 拒绝” ， 这两种类型的连接反映了始节点和终节点之间的关系。 “ 同意” 类型的连接表示该连接的始节点被提交后， 将可能触发终节点的启动， 如图2 . 3 ( a ) 所示。 “ 拒绝” 类型的连接表示该连接的始节点被拒绝后，将会触发终节点的启动， 而暂停始节点的工作，如图2 .3 伪 ) 所示。 节点) 被提交后，将可能启动节点a 的工作。节点a 能否被 启动将依赖于节点a 的 “ 流入条件”。 ( a ) 节点n 被拒 绝后，将会启 动节点m 的工作 。 ( b图 2 . 3连接的类型示意图通常，没有标明类型的连接默认为 同意”类型的连接。节 点 i ) 节点的流入条件和流出 条件 为了实现某些复杂的工作流程，本文提出了节点 “ 流入条件 ”和 “ 流 出条件”的概念。节点流入表示节点工作被启动;节点流出表示节点被提交。户 一一一. .口. . . . . . 第1 1页 国防科技火学研究生院学位论文 如图 2 . 4 ( a ) 所示，节点 1 具有多 个输入， 通过规定节点 1 的流入条件控制节点-1 :作的启动时机。如图 2 . 4 ( b ) 所示，节点 2 具有多个负责人，通过规定节点 2 的流出条件控制节点工作的完成时机。图 2 . 4节点的流入条件与流 出条件示意图 a) 流入条件 节点流入条件表示节点工作被正常启动的条件。 节点的流入可以分为“ 正 常流入”和 “ 强制流入”两种情况。 若工作流程从 “ 同意” 类型连接的始节点流向终节点，则对于终节点来说， 这种流入被称为 “ 正常流入 ，a 节点正常流入的条件分为两种类型与/ 或: a ) 节点的流入条件为 “ 与” :所有以该节点为终节 点的 “ 同意”类型连接的始节 点全部被提交时 ，该节点才可以流入。 b ) 节点的流入条件为 “ 或” :只要有一个以 该节点为终节点的 “ 同意” 类型连接 的始节点被提交时，该节点就可以流入。 如图2 . 3 ( a ) 所示， 若节点a 的流入条件为 “ 与” ，则当节点1 、节点2. . 节点n同时被提交时，才会启动节点 a 的工作;若节点 a 的流入条件为 “ 或” ，则节点 1 、节点2 . . 节点 n中的任何一个被提交，将会启动节点 a 的工作。 若某一节点是 “ 拒绝”类型连接的终节点，而且该连接的始节点被拒绝时，则终节点 “ 强制流入” 。 如图2 . 3 ( b ) 所示， 当节点n 被拒绝后， 节点m强制流入。当发生某一节点的强制流入时，该节点被直接启动，而忽略该节点的其它任何属性或状态。 b) 流出条件 节点流出条件表示当节点负责人完成当前节点的工作时， 节点能够被提交的条件。流出条件分为两种类型与/ 或。 a ) 节点的流出条件为 “ 与” :当节点具有多个负责人时，只有当这些负责人全部 同 意该节点的提交时，该节点才可以 被提交，工作流程进入下一级节点。 b ) 节点的流 出条件为 “ 或” :当节点具有多个负责人时，只要有一 个负责人提交 了该节点，则节点就可以被提交。 如果节点只具有一个负责人，则该节点的流出不受流出条件的限制。2 ) 节点的类型一个普通的工作流程通常需要三种类型的节点: 开始节点、 结束节点和正常节点， 第1 2贡 国防科技大学研究生院 学位论文二二 二二二二之 二二二二二 二二二二如图2 . s 所示。开始节点是流程的 起点，任何工作流程将从开始节点出发向前流动。结束节 点是流程的终点，当流程进行到结束节点时，则标志工作流程管理的结束。开始节点和结束节点没有节点负责人。正常节点为一般类型的节点，可以在正常节点中定义节点的负责人，从而实现对该节点的任务进行操作，实现具体的工作管理。图 2 . s普通工作流程示意图 为了协调工作流程 中各个节点之间的关系，实现企业某些特殊的工作流程结构 ，在本文提出的基于节点的工作流程管理模型中， 提出了另一种新型的节点， 称之为“ 空节点” 。空节点没有节点负责人。空节点一旦被启动，将直接被提交，而不会等待其它操 作。图 2 . 6 如图 2 . 6所示，假设空节点 4则该工作流程的执行顺序为:带空节点的工作流程示意图的流入条件为 “ 与 ， ，结束节点的流入条件为 “ 或” ， a ) 开始节点被提交， 从而启动整个工作流程。正常节点 i 、正常节点 2 和正常 节点 3同时被启动。 b ) 由于空节点 4 的存在，当正常节点3 被提交，或者正常节点 i 和正 常节点 2 同时被提交时，结束节点被启动，工作流程管理宣告结束。 仍旧 如图2 .6 所示， 假设空 节点4 的 流入 条 件为 “ 或” ， 结束 节点的 流入条 件为 “ 与则该工作流程的执行顺序为; a ) 开始节点被提交，从而启动整个工作流程。正常节点 i .正常节点 2 和正常 节点 3同时被启动。 b ) 由于空节点4 的存在，当 正常节点 3 被提交同时正常节点 】 或正常节点 2 其中之一被提交时，结束节点被启动，工作流程管理宣告 结束。 空节点的引入满足了企业对特殊工作流程结构的需求。2 . 2 . 3 基于节点的工作流程管理模型的特点 1 .支持并行工程的实施 采 用本 文提出 的基 于节 点的毛 作 流 程管理 模型 之后， 本节 开始 的 例子可以 用如 下方法实现，如图 2 . 7 所示.一-一一 第1 3页国防科技大学研究生院学位论文图 2 . 7基于节点的工作流程管理模型应用实例示意图1 ) 将设计、校核、工艺和标准化定义为节点，并赋予相应的负责人。2 ) 在工作过程中加入开始节点和结束节点，其中结束节点的流入条件为 “ 与” 。这两个节点只是以概念的形式存在于工作流程管理中，并不会将工作流程管理变得更复杂。3 ) 节点之间的任务通知和文档传递依靠计算机网络进行，这减少了各个工作步骤之间的通信时间，从而提高工作效率。4 ) 工艺和标准化可以通过数据库和计算机网络同时操作产品设计结果，并实现产品信息的共享。 在该实例中，工艺和标准化阶段可以同时操作共享的产品信息，这种方法支持企业产品的并行设计，也为并行工程的实施提供了一定的手段。 2 直观的图形化表达 节点和连接的表示方法直观地表达了企业产品设计过程的工作运作，符合用户使用习惯，这种图形化的表达方法具有清晰性、易 表达性和可扩充性，并能足以表达工作步骤的分支、条件、路径选择、任务分配和约束。 3 .灵活的工作流程组织方式 如图2 . 6 所示， 通过对节点类型、 节点流入条件或流出条件以及连接类型的控制，能够灵活地实现各种复杂而特殊的工作流程。 2 .3 工作流程管理系统结构 工作流程管理系统的结构可以从两个角度进行描述，即计算机结构和组织结构。 系统计算机结构描述的是系统计算机实现方式。系统组织结构描述的是系统功能组成。组织结构中每一个组成部分用于实现某种特定功能，这些功能的集合形成了软件系统的最终功能。不同的计算机结构可以实现相同的系统功能，而同一计算机结构也可以实现不同的系统功能。2 . 3 . 1 工作流程管理系统计算机结构 工作流程管理系统可以 用多种计算机结构实现，目前常用的有客户/ 服务器 ( c / s )模型和分布式模型。 所谓分布式模型 8 1 ，是近年来提出的一种新的网络解决方案，由于其良