（电力系统及其自动化专业论文）基于工作流组件的变电设备缺陷管理实现.pdf

声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于工作流组件的变电设备缺陷管 理实现，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和 取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学 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了谢意。 学位论文作者签名：三篷牡一日 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 导师签名： 墓 氰 期 签惜 日 华北电力大学硕士学位论文 1 1 概述 第一章引言 电力企业管理的工作重点是协调电力系统的各种资源，保障设备的良好运行状 态，使发电能力自始至终满足电网的需求，并将运营、维修及能源消耗等方面的费用 尽可能地降低。这不但需要丰富的电力企业管理经验，更需要用先进的电力生产管理 系统来提高电力系统的现代化管理水平。 变电设备缺陷管理是电力生产管理中的一个关键环节，其管理的好坏直接影响 整个电网的安全性、可靠性，同时缺陷数据也是检修试验工作的基础数据之一，利 用现有的计算机网络资源进行变电设备缺陷实时管理，能大大提高工作效率，并能 规范化缺陷管理工作，加深和加强缺陷的分析功能，同其他的生产、管理子系统实 现数据共享和传输，为本企业实现生产管理自动化打下坚实的基础。 工作流可以认为是管理过程自动化的理论基础1 1 1 。工作流就是“业务过程的部 分或全部根据既定的顺序规则，在计算机应用环境下的自动化”，在此过程中，文 档、信息或者任务按照一定的规则流转，实现组织成员间的协调工作以期达到业务 的整体目标。工作流管理系统的基本思想是在正确的时间，以正确的顺序，将正确的 任务分配给正确的人，并对业务全程进行完全地控制，实现对业务流程可控、在控的 闭环管理。 电力生产中存在着许多流程性业务，常见的如缺陷管理、指标管理、停电申请、 工作票和操作票签发等。这些业务都是涉及到多部门、多学科，需要多人协同工作 的复杂工作流程。而以往的管理系统往往采取在程序中固化流程的方法实现各种信 息在部门间的传递，不但灵活性差，而且也不适应系统升级或工作流程变更的要求， 必须将工作流技术引入到电力企业生产管理系统中来实现跨部门、跨应用系统的协 调工作。 本文的意义在于通过设备缺陷管理的实现，对整个电力企业的工作流管理进行 探索，以期实现新的工作流管理模式，提高现代电力企业的管理水平。 1 2 设备缺陷管理的现状 随着电力技术的发展和科学的进步，现代电力设备的结构越来越复杂，功能越来 越完善，自动化程度也越来越高，但是由于许多无法避免的因素的影响，设备会出现 各种缺陷或故障，如果缺陷发现不及时或者处理不及时，就会使缺陷得以发展，导 致设备故障，甚至事故的发生，以致造成重大的经济损失。为了有效地解决这一问 华北电力大学硕士学位论文 题，进一步提高电力生产的可靠性和安全性，除了要有完善的管理制度和强烈的责 任感外，更重要的是运用科学的管理系统，掌握详细的设备运行情况，对设备进行 科学化管理，使相关人员更好地掌握设备在各个时期的状态、缺陷处理情况，及时 组织检查并做好消缺工作，以提高设备的完好率和管理效率。 1 2 1 设备缺陷的分类 按缺陷对生产安全影响的程度大小可以将缺陷分成一般缺陷、危急缺陷和严重 缺陷。 危急缺陷：设备本身或主要部件发生异常，严重威胁设备安全运行，随时可能 造成事故而又必须予以消除的缺陷。 严重缺陷：设备本身或主要部件存在较严重缺陷，对设备安全运行有一定威胁， 但只要加强监视或外部条件不再恶化，不会立即造成事故，可在一定期间计划中安 排消除的缺陷。 一般缺陷：短期内不会造成事故或威胁设备安全运行，可安排在计划检修中处 理或不需停电即可处理的缺陷。 1 2 2 设备缺陷管理流程 1 、缺陷一般通过设备维护人员在日常巡视、检查过程中通过各种检测等手段 发现，缺陷发现后的主要工作是对缺陷性质的判断认定。 2 、运行维护人员发现缺陷以后，应该将缺陷内容逐级上报。缺陷上报一般采 用“设备缺陷处理单”方式1 6 】。“设备缺陷处理单”的内容较详细，一个缺陷一张 处理单，并随缺陷处理的流程流转，主要内容有：设备名称和地点、缺陷内容，缺陷 分类、发现人和发现日期、处理结果和处理日期等。缺陷发现人、处理人、验收人 等均应签字，缺陷消除后存档。 3 、缺陷的处理除少数可以由运行维护人员完成外，大多数都应由检修人员处 理。对危急缺陷，应由运行人员汇报调度，调度通知检修单位迅速组织力量进行抢修， 危急缺陷应当天处理：对严重缺陷，应根据运行方式及时安排检修，严重缺陷处理一 般不超过一周：对一般缺陷，应在月度检修计划中安排处理，一般缺陷处理应不超过 一个月或一个设备检修周期。缺陷处理完毕，须经过设备运行维护人员的验收，合格 后设备运行维护人员和检修人员都应在“设备缺陷处理单”上签字，并汇报调度，将 设备重新投入运行。 4 、可以在缺陷数据库中对缺陷进行分类查询、消缺情况汇总、未消缺情况汇 总、统计消缺率。缺陷管理人员可以从这些统计数据、汇总中对缺陷的产生原因、 责任班组和责任人、缺陷的遗留问题等进行统计分析。 2 华北电力大学硕士学位论文 1 2 3 设备缺陷管理现状和存在的问题 目前电力系统中的设备缺陷管理存在着以下三种管理模式：传统的手工管理模 式、简单的计算机网络管理模式和基于工作流技术的管理模式。 早期的缺陷管理主要采用手工管理模式，由运行人员填写缺陷单，检修人员每 天早晨集中撕单子认领，消缺后再在缺陷单上注销，最后由专人根据缺陷单进行消 缺管理并监督考核，这种方式存在着以下不足： 由于撕票时间集中，互相影响工作。 由于手工填写发现和消除缺陷的时间，经常出现随意填写，甚至篡改时间。 缺陷统计时间耗费大，劳动强度大。 常出现误撕、少撕、责任推诿情况，使有些缺陷无法按时消除。 随着网络技术的发展和两网改造技术的不断深入，消缺的及时性和彻底性显得 尤为重要，以往单一的手工管理模式不能实现对缺陷的有效管理，目前大部分电力 企业都采用计算机网络管理模式。文献”1 采用这种模式在计算机上实现了缺陷从汇 报、分类，到签审、会审，再到处理、统计汇总的一系列流转过程。提高了缺陷管 理人员的工作效率和缺陷管理的智能化程度。但这种管理模式主要存在以下问题： 流程的执行过程被固化在程序中，流程的变更需要修改应用程序，系统灵活 性差。 系统往往采用基于c s ( 客户机服务器) 模式的二层数据库访问模式，当接入 系统的客户端较多时，给软件维护和升级带来困难。 很难做到跨部门、跨地域之间工作的协调，关键业务的流转常常因为人为的 因素而延误。 随着工作流技术的不断发展和成熟，工作流已经广泛应用于电力系统中的电厂 设备检修、调度生产管理系统( d m i s ) 、电能计量检测、继电保护管理、生产指 标管理等需要多个用户协作完成的流程类的管理系统中。借助于国内、国外的工作 流平台或工作流组件，较好地解决了工作流的定义、考核、子流程嵌套，图形化工 作流的监视、控制等问题，有效实现了各部门信息的共享和数据传递，提高了生产 效率。文献【1 2 l 采用了工作流管理与控制，实现了基于c s 模式和消息驱动机制的水 电厂缺陷管理系统。实时的将待办工作发送到每个负责人的计算机上，并提供了任 务监控和催办功能。但目前电力系统中应用的工作流管理系统还主要是基于l o t u s n o t e s 的办公自动化应用系统，部门问通过e 发送消息，流程定义工具复杂、_mail 不直观，流程的开放性和授权管理体系不完善，不能实现批量数据的上报、汇审、 部门间流转等功能，这些问题如不能得到很好解决，将严重影晌电力生产管理系统 的应用效果。 华北电力大学硕士学位论文 1 3 论文的主要工作 本文针对变电设备缺陷管理的实际需要及现在电力系统设备缺陷管理系统存 在的问题，设计并实现一个基于工作流组件的变电设备缺陷管理系统。具体工作如 下： 1 、在认真分析了各电力部门缺陷管理系统的优缺点的基础上，参考了收集 的各种文献资料，认真地进行设计前的调查、分析。以湖南省电力公司为样本 对变电缺陷管理的全过程进行了认真、仔细的分析、研究，建立了缺陷管理的 需求模型。 2 、依据设备缺陷管理的实际需求，成功实现了基于o r m ( 对象一关系映射) 技术的设备缺陷管理数据库和业务逻辑设计，建立了持久化类和数据库表的对 应关系，应用程序直接使用持久对象来操作数据库，大大提升了对数据库的访 问和处理速度。 3 、以w f m c 提出的工作流参考模型为标准，使用s u n f l o w 工作流管理 系统提供的流程设计工具，设计并首次实现了基于多条记录同时上报的缺陷管 理流程，为电力企业的工作流管理探索了一条有效途径，它同样适用于其他工 作流的管理，如停电计划的上报下达，电压合格率、线损等生产指标的管理等， 可显著提升现有工作流管理的效率和水平。 4 、以j 2 e e 作为开发平台，采用了轻量级的s t r u t s + s p r i n g + h i b e r n a t e 框架， 应用o r a c l e 数据库和j a v a 开发工具做了大量的编程工作，对s u n f l o w 进行 了二次开发，实现了工作流组织管理器、工作流客户端；基于b s 三层体系结 构和工作流技术的设备缺陷管理系统具有很强的扩展性和开放性，很好地满足 了实际需求。 基于工作流组件的变电设备缺陷管理系统的开发和应用，一方面可以减轻运 行人员和检修人员的负担，利用网络资源来提高缺陷处理效率和缺陷管理水平； 另一方面可以使缺陷管理过程规范化，使每项工作都做到有据可查，避免责任 推诿，为提高电力企业管理水平打下坚实基础。 4 华北电力太学硕 学位论文 第二章工作流技术的基本理论 2 1 工作流的发展历程 工作流起源于办公自动化领域，1 9 9 3 年工作流管理联盟( w o 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 ) 的成立标志着工作流技术开始进入相对成熟的阶段。 在全球范围内，对工作流技术的研究和相关产品的开发进入了更为繁荣的阶段，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、分布式计算、i n t e r n e t 服务等都已经被容纳到工作流管理系统之中【1 1 】。 工作流软件产品自8 0 年代的萌芽到9 0 年代的繁荣的发展过程大致经历了四个 阶段： 第一代工作流系统均应用在特定的领域( 如图像和文档管理) 。其过程规范是 应用程序中的代码，在这一阶段，工作流系统的体系结构是不可分割的 ( m o n o l i t h i t c ) ，系统结构单一，无法扩展。 第二代分离了工作流功能，且提供了脚本语言来描述工作流规范，允许选择有 限的第三方工具( 如编辑器或数据库) ，但工作流系统仍然是应用程序的一种，典 型例子如s t a f f w a r e 。 第三代工作流管理系统的工作流过程定义已经被完全分离出来，通常通过图形 工具来定义，且解释过程定义的引擎成为工作流管理系统的基本组成部分。通过固 定的接口，工作流管理系统允许使用许多第三方工具已使系统功能得到扩展。此时 信息交换的格式是特定的，接口及过程规范语言也有特殊性。虽然不同厂商产品之 间的互操作性虽较前两个阶段有了很大的进步，但仍然受到很多限制。 第四代系统是中间件的一部分，并可应用在其他服务领域。 2 。2 工作流的基本理论 2 2 1 工作流和工作流管理系统 ( 1 ) 工作流( w o r k f l o w ) 根据w f m c ( 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 ) 的定义，所谓工作流是一类能够 完全或者部分自动执行的经营过程，他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1 14 1 。它要解决的主要问题是：使得在多个参 与者之间按照某种预定义的规则传递文档、信息或任务的过程自动进行，从而实现 某个预期的业务目标，或者是促使此目标的实现。一个工作流包括一组活动及他们 之间的连接关系，还包括过程的启动和终止条件，以及对每个活动的详细描述，如 活动的执行者，相关的应用程序，需要和产生的数据等。 华北电力大学硕上学位论文 ( 2 ) 工作流管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) 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、时 限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。它能完整地定义和管理工作流，并 按照计算机表示的工作流逻辑推进工作流实例的执行。 2 2 2 工作流参考模型 w f m c 定义了工作流管理系统参考模型，这些已经成为工作流管理系统必须 遵循的标准。w f m c 参考模型如图2 - 1 所示。 工侔涟锋理 互h 接n 虹 过棵宓望1 ：h 谩u l ：捧凌撬i ，般务 接n 弼 接l j ：i l 浚l 】兰 份涟r 徉 t 心煳li 酸渊蝣纳疵j l 嚣它节绺藏 执行暇务 图2 1w f m c 定义的工作流参考模型 工作流参考模型确定了工作流管理系统的基本架构1 2 4 i 。该架构是开发工作流软 件时应当采纳的系统模型，当然，一个工作流管理系统也可以不遵循这个模型标准， 或只实现这个模型的一部分，但事实证明，这个模型结构是目前最为合理的。系统 的核心部分是工作流引擎，引擎是驱动流程流动的主要部件，它负责解释工作流流 程定义，创建并初始化流程实例，控制流程流动的路径，记录流程运行状态，挂起 或唤醒流程，终止正在运行的流程，与其他引擎之间通讯等等工作。 一个工作流管理系统可以包含一个或多个引擎，并通过a p i 向外部提供五个方 面的功能服务，这些功能分别为： 1 、过程定义工具 主要功能是给用户提供一种对时间业务流程进行分析、建模的手段，并生成业 务流程的可被计算机处理的形式化的描述，即过程定义。过程定义工具与工作流执 行服务之间的交互是通过接口一( 流程定义的导入导出接口) 完成的，它为过程定 义信息的交换提供了标准的互换格式即a p i 调用。 6 华北电力人学硕上学位论文 2 、工作流执行服务 它借助于一个或者多个工作流引擎，来激活并解释过程定义的全部或部分，并 同外部的应用程序进行交互来完成工作流过程实例的创建、执行与管理，如过程定 义的解释、过程实例的控制( 创建、激活、暂停、终止等) 、在过程各活动之间的 游历( 控制条件的数据与计算的传递等) ，并生成有关的工作项通知用户进行处理 等等，为工作流的进行提供一个运行时环境。 工作流执行服务一般是由一个工作流引擎提供的。在大型的w f m s 中，工作 流的运行时环境可能需要多个工作流引擎共同完成，例如某个大的工作流过程中可 能会包含多个子流程，这些子流程就可以由另外的工作流引擎来提供运行时控制环 境，甚至这些子流程可能需要其它异质的工作流执行服务来完成。这一点涉及到 w f m s 系统之问的互连。为实现有效的互连，需要定义互连模型、互连一致性级 别及操作元素集。这些将构成接口四( 不同工作流管理系统之间的协同工作接口) 的内容。 3 、客户应用程序 它的作用是给客户提供一种手段，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是一个工作项，它包括处理上的一些要求( 如处 理时间的限制) 及待处理的数据对象等。w f m s 将为每一个用户维护一个工作项 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 为接口二( 同客户端应用程序和工作列表处理程序之间的交互) 。w f m s 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、工作项列表的处理 以及过程实例的管理等都可以通过这个接口得到。 4 、被调应用程序 指工作流执行服务在过程实例的运行过程中调用的。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、地址等。目 前已有的几种方式包括应用代理( 它通过一个标准的接口同执行服务进行交互) 、 某种标准的交换机制( 如o s i t p 协议或x 4 0 0 等) 、本地过程调用、远程过程执 行调用、o r b 等。接口三的目标就是提供一些标准的服务供应用代理使用。基于 这些服务也可以开发出一些专门的应用直接同工作流执行服务交互。关于这些服务 的语义及语法细节还有待更深入的研究。目前初步确定的服务大致可分成会话建 立、活动管理( 双向的) 以及数据处理等几类。 5 、管理及监控工具 其功能是对w f m s 中过程实例的状态进行监控与管理。如用户管理、角色管 理、审计管理、资源控制( 包括过程管理及过程状态控制等) 。它与工作流执行服 务之间的交互是通过接口五( 管理和监视接口) 完成的。该接口规范详细描述了需 要从过程执行所发生的各种事件上捕获和记录的各种信息( c o m m o nw o r k f l o w 7 华北电力大学硕士学位论文 a u d i td a t a ，c w a d ) ，如过程实例信息，活动实例信息、工作项信息及远程操作信 息等。 通过这五个接口，工作流管理系统可以同外部的软件工具进行交互，这些工具 可以由同一厂商提供，也可以由不同的厂商提供，但前提是这些工具都必须遵循 w f m c 的规范。用户也可以有充分的选择空间来决定哪一厂商的产品，或者自己 开发属于哪一个接口的工具。这五个接口一般通过a p i 的形式提供给用户或软件 开发商，这些a p i 称为w a p i ( w o r k f l o w a p i ) ，也有厂商将a p i 封装成组件形式 提供，以简化开发难度、降低成本并提高效率。 2 2 3 工作流过程定义元模型 为了提供一个公共的方法来访问和描述工作流定义，w t m c 制定了一个工作流 过程定义元模型，用来描述工作流模型内在联系，它描述一个过程模型内各个对象 的属性以及它们之间的关系。按照w f m c 的定义，元模型流程包括以下几类实体： 图2 - 2 工作流元模型 1 、工作流过程定义( p r o c e s s ) ：描述了过程自身，并提供了其它和过定义管理相关 的信息( 创建日期、创建者等) ，以及在过程执行期间使用的信息( 初始化参数、执行 优先级、检测时问限制、通知的对象、模拟属性等) 。 2 、活动( a c t i v i t y ) ：一个过程定义由多个活动组成，每个活动包括过程定义中的一 部分逻辑的、自制的单元工作。一个活动代表一组需要由一些相关资源处理，或者 由计算机应用程序处理的任务。 华北电力大学硕士学位论文 3 、迁移( t r a n s i t i o n ) ：活动之间的相互关联是通过迁移实现的，每个单独的迁移都 是由源活动、目的活动和迁移执行的条件三个属性构成。从一个活动到另一个活动 的迁移可以是有条件的或无条件的。 4 、工作流活动参与者( w o r k f l o w a c t i v i t yp a r t i c i p a n t ) ：参与者提供了资源的描述， 它可以作为流程定义中的各项活动的执行者，分配参与者将把活动联系到一组资源 ( 包含在参与者的声明中) 。 5 、工作流相关数据( w o r k f l o wr e l e v a n td a t a ) ：指与业务流程相关的数据。w f m s 使用这些数据确定工作流实例的状态转移，例如过程调度决策数据、活动之间的转 移数据等。工作流相关数据既可以被工作流引擎使用，也可以被应用程序所调用。 6 、激活应用 通常在一项过程定义中，一个或是多个应用被分配到一项活动中，这些应用将在运 行时间里被工作流管理系统激活。激活应用就是定义这些可被工作流管理系统激活 的各项应用，一个激活应用的描述主要包括应用程序地址信息、输入参数、输出参 数等的描述。 2 3 工作流技术在电力企业管理中的应用 工作流管理作为一个新兴的研究领域，近年来在电力企业管理信息系统也得到 了广泛的应用，主要分为一下几个方面： 纵向工作流 如省公司和各地市局之间大修、技改项目的申报、审批，停电计划的上报、下 达，各种生产指标的上报等上下级之间的工作流都属此类； 横向工作流 企业之间的工作流，如设备的跨局调拨流程、部分高压设备的缺陷流程等； 内部工作流 企业内部部门间流转的流程，如工作票，大修试验报告、设备定级等仅在一个 企业内部部门间流转。如从工作流种类数据上又可分为：单记录的工作流( 如缺陷、 停电申请单) 和多记录的工作流，如生产指标( 电压合格率，线损等) 、生产计划 的上报和审核等。 2 4 信雅达工作流管理系统 2 4 1s u n f i o w 概述 我们知道，软件分为系统软件和应用软件两大类，目前一般把系统软件分为三大 9 毕北电力大学硕士学位论文 类：操作系统，数据库，中间件。所谓中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分 布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器 的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。信雅达公司的工作流管理系统就是这 样一种中间件产品：它能将业务流程的流转逻辑同流程运行中的应用软件分开；能 管理流程参与者之间的关系；能集成内部与外部流程资源和监控流程的运行，能适 应不同的软硬件环境。信雅达工作流管理系统( 简称为s u n f i o w ) 是基于目前最流 行和最具发展潜力的j 2 e e 平台，以w f m c 为标准开发；采用基于域的联邦系统架 构，是一个分布式的工作流管理系统，可支持海量数据处理；具备图形化的交互式 界面，良好的稳定性、扩展性、安全性、分布式事务管理、灵活的业务流程变动功 能；相对于其它工作流产品，s u n f l o w 具有以下的几大特点： 1 、图形化的流程设计工具( p r o c e s sd e s i g n e r ) 以集成开发环境( i d e ：i n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ) 的软件设计 理念，通过图形化操作界面来设计或修改企业业务流程。提供流程发布工具，方便 与企业数据库整合；通过与组织机构建模工具相结合，可方便准确地选择每个活动 执行的参与者：流程定义文件以x m l 格式存储，符合x p d l 标准：提供脚本调试工具， 方便流程设计中的脚本应用。 2 、组织管理工具( o r g a n i z a t i o nm a n a g e r ) 可让用户以图形界面定义自己企业的组织结构，使s u n f l o w 系统了解组织内所 有角色、每一个代表该角色的个人及他们的从属关系，这样使得s u n f l o w 可快速正 确地传递工作流。s u n f i o w 中提供了一个缺省的组织管理器实现，允许用户根据需 要自定义组织实现，任务分配策略，参与者类型，系统变量以及客户端应用。 3 、流程监控工具( m o n i t o r ) 它采用图形化的交互界面，能实时跟踪各项工作的进度，用直观的图形来表示 所有工作的执行状况，能够图形化的控制流程实例的运行和查看流程实例的详细资 料；提供所有工作流程在执行时的详细统计数据。 4 、表单设计工具( f o r md e s i g n e r ) 用户可以使用图形化设计方法，开发出动态页面应用，其结果可保存为h t m i 或 i s p ，并具有数据库访问能力。运行时用户将从浏览器上访问到设计结果。可针对流 程内每一个步骤设计不同的表单，也可数个步骤采用相同表单。通过简单的拖放连 结( d r a g d r o pl i n k i n g ) ，可以轻易地将表单字段与流程电子表单连结。 2 4 2s u n f i o w 相关概念 1 、各类变量 1 0 华北电力大学硕十学位论文 工作流的定义包括控制流和数据流两个方面，在s u n f l o w 系统中系统通过提供流程 变量和活动变量的相互映射实现流程中数据的传递。 ( 1 ) 流程变量( p r o c e s sv a r i a b l e l ：用来存储流程实例在执行过程中所必须传送或 保留的信息，使得流程的各个活动间可以互相交流。 ( 2 ) 活动变量( a c t i v i t y v a r i a b l e ) ：用来存储活动实例在执行过程中所必须保留的信 息，使得流程的活动可以根据变量值参与流程的运行。 这两种变量有以下几种数据类型： 。i n t ”：整型( 如2 5 ) 。b 0 0 l ：布尔型( 如t r u e 或f a i s e ) 。t i m e s t a m p 。：时间型( 如2 0 0 2 - 11 - 1 81 4 ：2 4 ：3 5 ) 。s t r i n g 。：字符串型( 如。h a n g z h o u ”) 最长10 0 0 字节 。d o u b l e 。；双精度浮点型( 如1 2 3 3 ) 。d a t e “；日期型( 如2 0 0 3 8 2 1 ) 。f i l e 。：文件的u r i ( 如“f t p ：m y t e s t t e s t z i p ”) 。a r r a y “：数组型( 如 2 ，5 ，3 9 ，5 7 ” 。o b j e c t 。：自定义对象型( 如m y o b j e c t ) 活动变量的用法可分为： 不映射：活动变量的内容和流程变量无关，活动变量的值是独立的。 i n ：活动变量的内容是在活动实例启动时，可由启动者所提供的。 0 u t ：在活动实例结束时，可将内容传给对应的流程变量。 i n o u t ：活动变量的内容是在活动实例启动时由对应流程变量的值决定；在 活动实例结束时，可将其内容传给流程中对应的流程变量。 2 、工作流接口w a p i w a p i o n o r k f l o wa p i ) 是工作列表处理器与工作流使能服务的接口，包括会话建 立、工作流定义操作、流程控制功能、流程状态控制功能、工作列表工作项处理 功能、流程监控功能、数据处理等功能。通过应用编程接口( w a p i ) ，可以实现 需要访问工作流引擎功能( 工作流服务) 的前端应用这些a p i 是在运行时使用的， 也就是流程正在执行或者准备执行的时候。它们通常是被工作流应用程序使用的， w f m 引擎函数可以大致分为以下几类： w a p i 连接函数、w a p i 流程控制函数、w a p l 流程状态函数、w a p i 活动控 制函数、w a p i 活动状态函数、w a p i 工作项函数、w a p i 管理函数。 3 、活动定义 信雅达工作流流程设计器中默认设置了开始节点、结束节点、路由节点、自动节 点、手工节点、嵌套节点和邮件节点共7 种活动节点定义。 ( 1 ) 开始节点：是表示一个流程中开始的节点、是一个流程的起点。在一个流程 1 1 华北电力大学硕士学位论文 中只允许存在一个开始节点。 ( 2 ) 结束节点：就是表示一个流程中结束的节点、是一个流程的终点。在一个流程 中只允许存在一个结束节点。 ( 3 ) 活动的分裂方式( 0 r 或a n o 或n o n e ) ：用于选择新建活动的分裂方式， 它决定了它的后继活动的执行方式。如果是o r 方式，则只要后续迁移中有一条 满足条件，流程就可以继续；如果是a n d 方式，则只有当所有后续迁移都满足条 件，流程才可以继续； ( 4 ) 活动的合并方式( x o r 或a n d 或n o n e ) ：用于选择新建活动的合并方式， 它决定了它的前趋活动的执行方式。如果是x o r 方式，则只要前趋迁移中有一条 满足条件，流程就可以继续；如果是a n d 方式，则只有当所有前趋迁移都满足条 件，流程才可以继续。 ( 5 ) 手工节点：就是需要由人来执行的活动节点，它可以说是流程中最重要的一个 组成部分，也可以说是流程中用的较多的一种活动节点。 ( 6 ) 路由节点：是一个虚拟活动，它不执行任何具体的工作( 没有相关的资源或应 用程序) ，但它可以简单地用来支持流入或流出迁移的路由判断，用于定义流程组 成活动间的复杂组合关系。 4 、脚本规范 在s u n f l o w 中对流程的流向、工作项、活动、节点、子流程等的控制是通过相应 的j a v a s r i p t 脚本语言的编写来实现的，主要有以下几种类型： ( 1 ) 工作项分裂合并脚本：支持符合j a v a s c r i p t 语法的所有语句，分裂脚本的作用 在于将活动的相关数据映射到由该活动产生的工作项的相关数据：合并脚本的作 用在于将工作项的相关数据映射回到活动实例的相关数据。 ( 2 ) 活动前置后置条件脚本：活动前置脚本的作用在于在开始执行一个活动之前 判断该活动是否满足被执行的条件，如果满足则可以开始执行；如果不满足则不能 继续执行而引起流程终止；活动后置脚本的作用在于在一个活动执行结束之前判 断该活动是否满足结束条件，如果满足则可以结束该活动而继续流程；如果不满足 则不能成功结束活动而引起流程终止。 ( 3 ) 迁移条件脚本：在流程定义时对于t r a n s i t i o n 必须指定一个结果为布尔型的表 达式，用来判断迁移条件是否满足，如果表达式的结果为t r u e 则迁移条件满足走过 该迁移，到达下一个活动节点，当然是否要执行下一个活动还需要看是否满足下一 个活动的j o i n 条件。 ( 4 ) 嵌套子流程分裂合并脚本：分裂脚本的作用在于将子流程活动实例的相关数 据映射到子流程的相关数据：合并脚本的作用在于将子流程的相关数据映射回到 子流程活动实例的相关数据。 华北电力大学硕士学位论文 第三章系统的总体设计 3 1 系统的功能模型设计 基于工作流技术的设备缺陷管理系统是应用于电网企业变电运行管理中的一 套管理信息系统。它对规范缺陷管理工作，提高缺陷管理水平，加快电力生产管理 效率都有积极的作用。 在本文所设计的设备缺陷管理系统中，变电站运行班组的运行人员发现设备缺 陷以后，首先要在缺陷日志中进行缺陷登记，然后缺陷以记录的形式进入到工作流 管理子系统中，根据上报的缺陷记录的性质( 一般、严重、危急) 流转到不同的部 门，经过领导部门的审批、处理，检修部门消缺后，再由检修人员填写消缺记录， 最后把信息反馈到生产管理部门。 根据系统的实际需求和广泛的调研，本系统主要包含以下几个基本功能： 1 变电设备维护子系统。主要是对设备类型、设备及部件型号、设备生产厂家、设 备技术参数配置等关键指标分别建表并进行维护，以便在缺陷管理中使用这些基础 的库表。 2 缺陷管理子系统。负责处理缺陷登记、审核、查询等事务工作，并通过实现若干 接口，把缺陷记录提交到工作流子系统中。 3 组织人员管理子系统。主要是对部门表，人员表进行维护，并实现工作流管理子 系统中的组织管理器。 4 工作流管理予系统。根据流程定义对提交的缺陷记录进行流转，不同的用户按 照相应的权限登录后能对自己的任务进行处理，在缺陷处理完毕后，进行消缺登记。 以上是系统的主要组成部分，具体结构如图3 。l 所示： 引引 图3 - 1 设备缺陷管理系统功能结构图 1 3 万织人员管理子系统一 华北电力大学硕士学位论文 3 2 系统的设计目标 设备缺陷管理的目的是能够及时、正确地对设备的各种异常状态或故障状态作 出诊断，预防或消除故障，对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的可靠性、 安全性和有效性，以期把损失降低到最低水平。本系统针对以往设备缺陷管理系统 存在的主要不足之处，将工作流技术引入到设备缺陷管理系统中，主要达到以下几 个目标： 1 、开放性创建新流程和流程环节 开放性创建新流程，是指在运行期间用户可以自由地创建新工作流程，并对新 工作流程的类型、所操作的数据记录等进行明确的定义开放性设置流程环节，是 指用户在运行期可以任意的添加、删除或修改某流程环节。流程环节的核心任务有： 确定有权处理该环节的用户o 】；确定应在该环节处理的数据；确定该环节的走向( 前 进、回退、终止等) ；确定该环节的类型( 是否会签等) ；确定该环节处理时的数据 占有方式( 独占、通知等) ；确定该环节处理要求( 优先级、时限等) 。 2 、全类型设定执行者范围 不同类型的流程，其流程环节的执行者类型也不同。要求流程环节的执行者满 足部门、角色、用户这三种类型。设置为部门时，则该部门的所有人员都可以处理 该环节；如果为角色，则拥有该角色的所有用户都可以处理；如果为直接用户，则 只有被指定的用户才能处理。如果为它们的组合，各种类型之间存在逻辑与非关系， 需要进一步设置。 3 、能够对流程状态进行全程监督管理 在流程的流转过程中，能够实时、动态、直观地显示缺陷记录的运行路径、处 理记录和任务状态。电力生产业务管理人员可随时在线监视和管理职责范围内的业 务流程，监督指导或检查任何一项具体活动。 4 、支持子流程嵌套 电力生产系统涉及的部门众多，一项关键性的业务流程，往往需要流经多个部 门甚至多个单位，部门内的数据流转可以视为本部门的内部工作流程，而且每个部 门对任务的处理方式各异，如果不支持子流程嵌套，那么就会为了表示出某个子流 程的上下文情况而不得不将整个业务流程维护出来，既浪费资源，也不利于管理。 另一方面，每个子流程在本部门内又可自成一体，既可以作为本部门的业务流 程，也可以作为整个业务流程的一部分，这样一来，就为在整个任务处理流程中嵌 套子流程提供了可行性。子流程嵌套能够设定在一个流程的中间环节，自动激活其 他的流程，从而形成工作流的有机衔接，可由简单工作流组装复杂工作流。 1 4 华北电力大学硕士学位论文 3 3 系统的软件体系结构 3 3 1c ii e n t s e r v e r 与b r o w s e r s e r v e r 体系结构 1 、c l i e n t s e r v e r 系体系结构 图3 - 2c s 体系结构示意图 c s 结构，即c l i e n t s e r v e r ( 客户机服务器) 结构，是建立在局域网基础之上， 通过将处理任务分别分配到服务器( 数据库) 和客户端( 相关软件) ，降低了系统的 通讯开销，可以充分利用两端硬件环境的优势，提高了系统性能。网络通信量低、响 应速度快、利于处理大量数据。由于它的这些优点，它在电力行业中得到了广泛的 应用。前几年众多m i s 产家，开发了人事劳资系统、计划统计系统、生产管理系统 等，基本都基于c s 结构的。 在c l i e n t s e r v e r 模式下开发的应用系统也有一些方面尚不够完善，不能适应 不断增长的多方面需求，主要体现以下几点： 系统往往是针对性开发，变更不够灵活，不同系统之间无法交互。 由于该结构的每台客户机都需要安装相应的客户端程序，系统开发和维护复 杂，移植困难，升级麻烦。 2 、 b r o w s e s e r v e r 体系结构 图3 - 3b s 结构示意图 b s 结构，即b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 结构，就是只安装维护一个服务 器( s e r v e r ) ，而客户端采用浏览器( b r o w s e ) 运行软件。它是随着i n t e r n e t 技术的 兴起，对c s 结构的一种变化和改进。b s 结构示意图如图3 3 所示。用户通过浏 览器向分布在网络上的许多服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将 用户所需信息返回到浏览器。而其余如数据请求、加工、结果返回以及动态网页生 成、对数据库的访问和应用程序的执行等工作全部由w e bs e r v e r 完成。随着w i n d o w s 1 5 华北电力人学硕士学位论文 将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构已成为当今应用软件的首选体系结构。 该模式具有以下特点： 易用性好。用户使用单一的b r o w s e r 软件，通过鼠标就可以访问文本、声音、 图像、数据库等信息，非常适合于非计算机人员使用。 易于维护：由于客户端无需使用除浏览器外的专用软件，给系统的维护工作 带来很大方便。 易于扩展：b s 模式使用标准的t c p i p 、h t t p 协议，能够直接接入i n t e r n e t ， 具有良好的可扩展性。 b s 模式的应用也有一些缺点，如数据安全性问题、对服务器要求过高、数据传 输速度慢难以实现传统模式下的特殊功能要求，无法实现功能比较强大的应用，可 扩展性不强。 3 。3 2 三层应用结构 在传统的c 1 i e n t s e r v e r 应用和b r o w s e s e r v e r 应用中，用户界面的改变、应 用逻辑的改变，都要修改程序源代码。这给维护带来了巨大的麻烦。多层结构的应 用正是在对c s 结构的总结基础上产生的，并且也已经扩展到了b s 应用开发领 域。即将应用划分为三层( 可以有更多层，但三层最常见) ：用户界面层，应用逻辑 层，数据库层。 三层结构计算机将数据处理过程分为三部分：第一层是客户端( 用户界面层) ， 提供用户与系统的友好访问1 1 5 ；第二层是应用服务器，专门负责商业逻辑、业务逻 辑的实现；第三层是数据服务器，负责数据信息的存储、访问及其优化。由于业务 逻辑被提取到应用服务器，大大降低了客户端负担，因此也称为瘦客户( t h i n c l i e n t ) 结构。 图3 - 4 三层体系结构示意图 三层结构在传统的二层结构的基础上增加了应用服务器，将应用逻辑单独进行 处理。从而使得用户界面与应用逻辑位于不同的平台上，两者之间的通信协议由系 统自行定义。通过这样的结构设计，使得应用逻辑被所有用户共享，这是两层结构 应用软件与三层应用软件之间最大的区别。 三层结构的优势有： 首先，通过将整个系统分为不同的逻辑块，大大降低了应用系统开发和维护的 成本。三层结构将表示部分和业务逻辑部分按照客户层和应用服务器相分离，客户 端和应用服务器、应用服务器和数据库服务器之间的通信以及异构平台之间的数据 1 6 华北电力大学硕士学位论文 交换等都可以通过中间件或者相关程序来实现。当数据库或者应用服务器的业务逻 辑改变时，客户端并不需要改变，反之亦然，从而大大提高了系统模块的复用性， 缩短了开发周期，降低了维护费用。 其次，系统的扩展性大大增强。 模块化使得系统很容易在纵向和水平两个方向拓展：一方面可以将系统升级为 更大、更有力的平台，同时也可以适当增加规模来增强系统的网络应用。由于摆脱 了系统同构性的限制，使得分布数据处理成为可能。对未来的系统性能提升需求， 仅需加入不同的层的服务节点，系统目口可平滑进行扩展。 第三，系统的可维护能力大大增强。 三层结构的应用使逻辑层的变动可以简单的在应用服务器上的升级调整，即可 完成应用系统的更新。无需像c s 程序一样，每个工作站的程序升级更新一样麻烦。 三层结构的应用，系统的未来升级仅需在应用服务器端进行集中维护。 第四，系统具有可靠性 三层结构的应用，可平滑将系统结构升级成为集群结构，使系统具有非常高的 稳定性，单节点的系统灾难不会对系统的数据完整性和持续运行时间造成影响。 第五，系统具有较高性价比 系统逻辑计算部份集中部署于高性能的应用服务器上，使系统具有非常高的计算性 能，减少对客户机的机器成本。 通过以上各种体系结构优缺点的比较，结合缺陷管理系统自身的特点，本系统采 用b s 三层体系结构： 图3 - 5b s 三层结构图 浏览器客户端的三层应用，继承了b s 结构应用的所有优点，也具备三层结构应用 的特色。它具有即用性和易用性，客户端应用无需安装，用户可即时使用；它具有 稳定性，客户端的任何错误均不会对客户机造成任何不良影响；它具有易调试性， 应用的调试比非浏览器的应用实现更简易。它可以实现客户端的平台独立无关：调 整及后期服务方面，它可以按需升级，更新，可以按照用户的实际需求对应用的某 一小部进行更新，升级。 3 3 ，3j 2 e e 体系结构 j 2 e e 是s u n 公司推出的开发分布式企业应用系统的平台，其中融合了大量的技 术标准，提供了多层分布式应用模型、组件复用能力、统一的安全模型和灵活的事 1 7 华北电力大学硕士学位论文 务控制，为开发和配置企业应用程序提供了健壮、稳定的服务。 传统的j 2 e e 架构一般运用j s p 、j a v a 、s e r v l e t 、e j b 及j o b c 构建企业级应用程 序来满足当前的开发需求，但这种架构仍存在诸如可移植性差、开发周期长测试困 难等弊端【1 7 】，并且重量级的基于e j b 的架构对于解决许多问题都过于复杂。面对这 种情况，轻量级的j 2 e e 架构技术应运而生，轻量级架构方案在继承传统的j 2 e e 采 用多层架构基础上，主要针对业务逻辑层和数据持久层进行了较大的改进和突破， 从而探索出一条基于此架构开发企业级应用系统的一般模式。 3 3 3 1 s t r u t s + s p r in g + hib e r n a t e 的轻量级架构 所谓轻量级是相对于e j b 的重量级面向组件模型而言的，使用简单原始的j a v a 对象( p l a i no r d i n a r yj a v ao b j e c t ，p o j o ) 编程。e j b 技术是一个复杂的、基于 组件的模型编程，业务组件被放入e j b 容器中，该容器提供诸如事务、远程控制、 安全和持久性之类的的服务，重量级的基于e j b 的架构对于解决许多问题都过于复 杂。相对于传统容器强迫使用指定的编程模型，轻量级容器则普遍使用j a v a 对象， 容器将p o j o 绑在一起，并将服务于之关联。 相对于重量级的基于e j b 的架构，轻量级的架构有以下优点i l s j ： 架构简单，但功能强大。 可以通过