（计算机应用技术专业论文）一个支持动态工作流的过程元模型的研究与应用.pdf

摘要 支持动态可变和灵活的工作流系统是a f f j 在实际应用中对工作流系统提出 的新要求，传统的工作流建模思想必须加以改进以适应这种可动态变化的工作流 运行模式。由于工作流技术具有在异构环境中处理复杂事务的能力，所以在科学 研究、电子政务和商务等方面引起了广泛的关注，涌现出一些研究成果和产品。 已有的相关研究工作都集中在对： 作流中发生变化的某个具体问题= ，其中，大 部分的研究集中于工作流的调度、与数掘库的接口等技术方向，对r 作流管理系 统的体系结构、模型、定义语言和管理接口等方面的研究相对来说比较薄弱。 本文分析了工作流管理联盟的工作流元模型，结合传统工作流的建模规律和 动态变化的要求，提出了一个支持动态特性的过程元模型，并结合实际情况，埘 工作流元模型、工作流定义语言作了适当的改进和扩展，增加r 对过程、活动、 活动属性的动态特性描述和操作协议描述。可以为动态过程模型的设计提供指 导，使在这个元模型之上的工作流模型具有人机交互能力和动态灵活性。扩展后 的过程元模型在工作流的建立阶段力求将动念特性进行描述和定义，在1 7 f b - - 流执 行阶段可以根据已定义的动态属性，处理过程的变化情况。基于该元模型，工作 流管理系统既具有灵活性，又有利于变化控制操作，以适应同益增长的业务过槔 的变化和新技术的应用。 关键词： 工作流：工作流管理系统：元模型：丁：作流引擎；灵活性；动态性；面向对象 a b s t r a c t p r o d u c t i c o s r e l a t e dr e s e a r c hw o r ka r ea 1 1f o c u s e do n s o f t i e s p r e e ia 】 c h a n g i n gi s s u e s m a j o rp a r t so ft h es 1u d ie sa r ee e o c ( - n t r a t e dlnt h e w o r k f l o ws c h e d u l i n g ，i n t e r f a c ew i t hd a t a b a s e ，e le ，f e we f f o r t sa r pf ) i l i jn t ot h er e s e a r c h e so fa r c h i t e c t u r e m o d e l ，d e fjn i t jor l1 a n g u a g eo f w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma n dm a n a g e m e n ti n t e r ! a c e i nt h sp a p e r ，w o r k f l o wm e t a m o d e lo fw f m ci sa n a l y z e d t h em e a - m o d e ! isd e r i r e df r o mt h et r a d i t i o n a l1 a w so fb u i l d i n gm o d e la n dt h e 】a w so j c h a n g i n g ap r o c e s sm e t a m o d e i sp r o p o s e dt og u j d et h ed e s ig no fw o e k f ! o w p r o c e s sm o d e 】t h ep r o c e s sm e t a m o d e ls u p p o r t sd y n a m jcc h a n g e s , o fw 0 1 1 k t e w p r o c e s s a n da c c o r d i n gt or e a lc i s e s e x t e n s io n sa n dr o o d j f i e a t i o r ls “1 w o r k f l o wm e t a m o d e l ，w o r k f l o wd e f i n iti o n1a n g u a g ea n dm a n a g e m ( 、n 1 in t e r r a c ea r ei n t r o d u c e d ，t h em e t a m o d e 】d e s c rb e st h ed y n a m ic c h a r a c t e r i s t i c sb e h a v e d i n o h 。j e cl s o f p r o c e s s ，a c t i v i t y ，a c t iv ily a tl r i b u t e s aw o r k f l o wm o d e le d u c e df r o mt h ism e ta m o d e lw j1lp o s s e s s1k ， a b i l il v ( ) fi o t e r a e t i n gw i t hh u m a na n dth ea b i l i t y0 fh a n d in gd y n a m i ( c h a n g i n g t h i sp r o c e s sm e t a m o d e e n a b le st h ed y n a m icc h a r a c t e r is ti 【s 1 ( b ed e s c r i b e di nb u i l d - t i m ea n de n a b l e st h ec h a n g e s ( ) rap r o c e s s1ob e h a n d l e dw j t ht h e s ep r e d e f in e dc h a r a c t e r isl ic s b a s e d 【) n 【h i sm el a m o d e l l aw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mp o s s e s s e st h ef l e x i b i l i t yw i t h o u tl o s in g1hc 、 c o n t r o lo fw o r k f l o wp r o c e s s ， s oa st os a t is f yt h ein c r e a s i n gv a i 、i a b iliiv o fb u s i n e s sp r o c e s sa n da p p l i o a t l o no fn e wt e c h 0 0 1 0 9 ie s k e y w o r d s ：w o r k f l o w ：w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m ( w f m s ) ：m e t a - m o d e w o r k f l o we n g i l l e ：f l e x i b i l i t y ：d y n a m i c ：o r ie n t e d o h j e c t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，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1 由获得苤鲨盘堂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佧 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：a 知炎 签字同期：。翮年月甜f i 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘鲞盘鲎 有关保留、使用学位论文的规定。 特授权垂鲞盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编t x , 手j 关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向幽 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：嘭秘 签字同期：m 年f 月掳f 1 导师签名： 签字r 期： 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 互联网、w w w 以及分布式计算等技术的广泛应用，为政府机关和企事业单位 网上办理业务提供了基础平台。当前的趋势是朝着多方协作( c o l l a b o r a t jv e ) 办 理业务的方向发展。参与组织的业务过程和应用系统服务是协作业务的重要资 源。工作流技术是一种管理、协调和控制一个虚拟组织中活动的技术。 工作流技术发展到今天，随着实际应用的不断深入，人们对其提出了更多的 功能要求，其中一个主要问题是工作流系统的灵活性和动态性。今天的经济表现 为日益增加的全球的竞争，追使贸易组织使它们的组织结构以及处理业务的方式 向流线型方向发展。本文讲述了一种以过程为中心的观点，在业务过程中，不同 的处理实体，包括人以及软件系统，为了达到一个特定的目标，例如提供服务或 制造产品，以一种协作的方式执行任务。因为这些组织基本上都是在动态的环境 中运作，为了满足不断变化的需求，它们的业务处理必须经常被访问和优化。 对于现在的组织，一个成功的因素是他们如何很好地使用信息技术( i t ) 来 支持其业务过程。这个支持可以在两个抽象的层次上体现。在低层，i t 可以被用 来使全部或部分业务过程每一步骤都自动化。在高层，i t 可以被用来支持整个业 务过程。一般来说，企业过程都是由与软件系统中的控制流和数据流相关的核心 代码来实现的。这就导致了系统不灵活，不容易进行更改和保持。工作流管理是 解决这些问题的一种技术，近年来已经得到了极大的关注。运用工作流技术，政 府机关和企事业单位等可以对其业务过程建模并且控制这些过程的执行。 ：作流 管理联盟( w f m c ) 对工作流的定义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【l 】。工作流管理系统( w f m s ) 是一个软件系统，它完成工作流的定义与管理 并按照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。 w f m s 的一个主要部分是工作流元模型，工作流元模型应该支持与运行相关 的工作流方面的说明，诸如把工作流分解成子工作流、控制流和数据流以及处理 实体的活动的任务等。工作流模型( 工作流类型的集合) 是用工作流元模型定义 的，所以工作流模型演变以适应环境的变化是必须的，诸如代表新的客户需求和 业务流程重组及过一段时间之后工作流模型的修改。工作流模型演变包括新工作 流类型的建立和现有工作流类型的修改删除( 见图1 一1 ) 。工作流的软件的维持、 完善、适应和修改应该区分开来。完善意味着在某些方面改进一个工作流蕊型， 而不是改变。适应意味着随着环境变化适当变更工作流类型。修改意味着改证工 作流类型中发现的错误。 第一章绪论 无论什么时候修改工作流模型，都必须要考虑在模型以及工作流实例方而的影 响。特别要注意保护工作流模型和现有工作流实例的讵确性和一致性。 一 一 厂丽赢 葡o r k f l o ww o r k f l o w l 呵画画壶五j 型百巫_ | 堕卜孓摹五西 t n 5w o r k f l o w j “ w o r k f l o wi ” w o r k f l l o w1 ： 一塑! ! 竺j - - i n s t a n c ej l 坐t 竺i ： 一一一 婴! ! 塑唑j 竺望! 些! j 图l ll 作流梭型演变 传统的工作流，其工作过程分为两个阶段，即建立阶段和运行阶段。建立：阶 段是对一个工作流程进行定义，运行阶段是t 作流执行服务对一 作流定义进行解 释执行。但现实是个多变的世界，个工作流程在运行阶段不是一成不变的，冈 此，传统的工作流系统因缺乏柔性( r g i d ) 和实舄往( a v f d j i a b i l i t y ) ，受到了久 们的一些批评。如何使工作流系统具备灵活的动态性和自适应能力己成为目自# 1 作流管理系统研究的个热点。 目前，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丌 展了研究项目，取得了众多的研究成果。研究课题大致可以归纳为以下三个方面 删： l 、工作流的理论基础：包括工作流管理系统的体系结构、模型、定义语吉 等。 2 、- 工= 作流的实现技术：包括工作流的事务特性、先进的软件技术的应用、 工作流仿真等。 3 、工作流技术的应用：工作流实施技术在不同应用领域的应用方法、应用 软件集成等。 其中工作流管理系统的体系结构、模型、定义语言和接口等方面的研究相对 来说比较薄弱，还有许多问题需要进一步探讨【2 】。 随着工作流管理系统应用规模的不断扩大、应用领域的不断拓展，政府机关 企事业单位业务重组以及对系统个性化的需求，这些都给工作流管理系统提出r 更高的要求，即工作流管理系统应能够对各年中变化表现出较强的适应性。多数t 作流模型基本t 是基于“静态”过程定义的，工作流管理系统本身不能根据工作 流实例的运行状况而动态地修改其配置、控制和数据信息，这使得工作流管理系 统在应用的许多关键特性上无法得到保证，包括过程模型的棠性定义、过程藿用、 异常处理等，这些都极大地限制了工作流技术在政府机关、企事业单位中的普及 第一章绪论 和推广。 为了满足政府机关和企事业单位业务过程的变化特性，同时参照其他】作流 技术的研究结果，本文在分析了工作流执行过程中动态特性的表现和实质以后， 对工作流管理联盟( w f m c ) 制定的工作流过程定义元模型( p r o c e s sd er “0 1 m e t a m o d e l ) 以及工作流过程定义语言( w o r k f l o wp r o c e s sd er 阳j 【i o n l a n g u a g e ，简称w p d l ) 进行了适当的修改和扩展，这些修改和扩展不仅使得对定 义态、运行态过程模型的修改变得灵活及很好的支持了动念工作流模型的演变， 而且可在流程中支持一些新出现的应用技术，例如w e bs e r v ic e 。 1 2 国内外研究现状分析 工作流是一种反映业务流程的计算机化模型，是为了在先进计算机环境支持 下，实现经营过程集成与经营过程自动化而建立的可由【作流管理系统执行孙f p 务模型。工作流管理系统是实现这种疆标的软件系统。 随羞企业竞争的加剧和政府提高效率的迫切需要，企业对业务过程重组 ( b p r ) 日益重视，成为企业增强应变能力和竞争力的日常r 作。政府的行政职 能转变和结构调整也需要进行部门重维、业务调整、流程优化等作。许多工作 流程事先无法清楚地预知，最多只能预知某些常规情况的处理：即使是一些原来 固定的流程也会改变，这需要w f m s 具有在执行阶段动态修改过程定义的能力 现有w f m s 产品的两阶段工作模式已很难适应这种需要。 文献1 2 7 1 将工作流柔性分为选择性柔性和适应性柔性。前者要求建模时预知呵 能的变化；后者又分为型调整和实例调整两类，其中实例调整要求对f 作流的修 改可以立即生效，也称动态适应。文献口靶基于面向对象技术实现了一个支持动 态适应性的原型系统。这些研究都没有涉及组织模型和信息模型中相关元素的变 化，也没有进行形式化的描述。对工作流进行形式化描述必须有元模型的支持。 w f m c 提出了工作流参考模型及相关的标准i ，参考模型中给出了一个基本的 工作流元模型，f m c 提出的元模型只是说明丁构成整个系统的元素以及元素被 使用的时机( 建立时和运行时) ，三维工作流模型 2 4 】虽然将这些元素的性质进 步分类，但也没有说明如何能够支持动态工作流。文献”哿工作流元模型分成儿 个角度来看待：即功能观点、行为观点、信息观点和组织观点。文献”“采用异常 处理的方法，利用e c a ( e v e n t - c o n d i t i o n a c t l 0 3 ) 规则，针对出现变化要求叫 的不同情况采用不同的处理策略。其他文献在分析了动态变化的特性，提出各种 方法，对解决动态变化的工作流都有一定的贡献。但对一个j e 作流管理系统的设 计，需要从体系结构和建模策略等多方面来综台考虑，需要种更能概括表示动 态自适应能力的工作流元模型。 在动态工作流研究方面上，研究者们已经探索了几种不同的技术手段。文 第一章绪论 献1 2 3 】利用外部集成工具，将外部的群件系统结合到工作流执行中来增加t 作流 系统的灵活性、开放性和与外部交互的能力。文献1 13 j 的反演( r e f l e c t i o n ) 方法， 采用工作流执行过程中人机不断交互方式柬完成一个可以动态变化的工作流。 文献通过一个包括用户层、系统层和功能层的3 层结构通过各自层次的灵 活的模型定义和外部： 具，支持动态和自适应能力。文献| 6j 分析了工作流变化的 范围和几种特性，并考虑了变化对时阊限制的问题，提出了对修改过程的自动 处理问题。文献【5 1 提出了一种移交策略描述语言，在一个移交策略中定义r 些 规则，以保证新旧工作流能够转换成功。 目的，已有不少研究者对该元模型进行了改进和扩展。文献p 。”l j 备工作流元 模型分为过程模型、组织模型、数据信息模型，为了支持【作流的动态变化 文献f 3 2 】对活动中的结构描述进行了分离，但没有进行形式化的建模和分析。文 献3 6 3 引入了活动实例、过程实例等运行期元素，对过程模型、组织模型、信息 模型的动态变化进行了较全面的形式化分析，但对活动结构的改变缺乏描述。 以上的各种研究方法从动态性、灵活性等角度出发，采闫了各种具体的处理 方法，试图使一个工作流系统具备动态自适应能力。但从分折工作流系统的基本 特性( 业务逻辑与应用分离) 来看，如果在工作流的过程定义中( 业务逻辑) 能够 充分考虑动态特性，并配合执行阶段( 应用) 的处理，可以从更基本的层次解决动 态自适应性问题，这币是本文提出支持动态性的工作流过器元模型的出发点。 1 3 论文结构 本文从第二章至第五章对“一个支持动态工作流的元模型的研究与应用”进 行了论证。 第二章，提供工作流管理技术的一个概述并且讨论论文中使用的相关概念和 术语。 第三章，首先，描述并剖祈璃f t a c 的工 乍流过程定义元模型的内部结构和餍 性。元模型是用来描述模型的模型，元模型的重要性直接决定了执行系统( 核心 是工作流引擎) 实现的难易程度。其次，给出工作流模型演变的动因、需求以及 演变规则，对于每个操作都可能会影响定义的模型以及现有的实例。w f m $ 应该 提供创建、修改删除工作流模型的功能，因为模型必须适应随时变化的环境 从丽更好地支持动态工作流的模型演变。 第四章，研究工作流过程元模型的改进与扩展。为了解决工作流的结构化特 性与实际要求的动态可变性之间的冲突以及表示不确定的因素。一个e ：作流系统 的灵活性和自适应性在很大程度上取决于过程模型的动态支持能力，所以一套能 够描述动态特性的元模型有利于过程模型对动态、灵活性问题的解决。酋先，本 章对w f m c 参考模型的转换控制类型和一般活动节点进行了扩充并依据软件工程 第一章绪论 的问题分离原则进行了改进，并从建模和运行变化的角度重新考虑，增加了对过 程、活动、活动属性等的动态特性描述和操作协议描述；其次，对w p d l 语言进 行了扩充与改进。w p d l 是基于w f m c 的工作流过程定义元模型而定义的丈本描述 语言。由于对w f m c 的工作流过程定义元模型进行了改进和扩展，相应地，必须 对工作流过程定义语言进行修改和扩展：最后，刻画了基于改进元模型的工作流 引擎的框架以及设计实现。 第五章对全文进行总结。 第一章【作流管理 第二章工作流管理 本章介绍并分析论文中使用的概念和术语。 2 1 介绍 本节介绍工作流管理的基本概念并指出使刚工作流管理系统实现业务流棍 的优点。其后，对盯惦和类似种类的软件系统进行比较。 2 1 1 基本概念和术语 工作流管理( w o r k f l o wm a n a g e m e n t w f i a 、包括工作流的建模和执往。一 个工作流或者是一个基本的工作步幅( 也叫活动) ，或者是一个复杂的工作流i 由 更深一层的工作流组成) 。其中活动指的是工作流中的一个逻辑步骤。然而，我 们要注意活动的粒度一个活动可能是一个简单的任务，也【，能是一个复杂的任 务。活动是由处理实体执行的，这些处理实体涉及了从人虱任意软什系统范围。 w f m 主要关心的是业务流程的逻辑领域，所以也被人称为“办公逻辑”。工作 流管理的最终目标就是确定相应的活动在正确的时被合适的人员执行了。 工作流管理系统( w f m s ) 。w f m s 是支持j 作流管理的软件系统。根据w i m c 的定义u ，w f m s “是定义、创建、执行工作流的系统，运行在个或多个工作 流 i 擎上，能够解释过程定义，和工作流执行者( 人、应用) 交互，推进t 作流 实例的执行并监控t 作流的运行状态”w f m s 由两个主要功能组件组成( 见同 2 1 ) ：建立时组件( b u i l d h ec o m p o n e n t ) 和运行时绍件( r u n t i m ec o t l l p o i l e n l ) | “。 图2 - 1 一作流管理系绩主要功能组“ 建立时组件对工作流类型开发和持续的存储提供支持。它对工作流建模人员 提供能够用适当的工具表达工作流类型的工作流建模语；，诸如编辑器，浏览器 和解析器编译器。除工作流建模外，w f m s 也支持组织建模，比如需要指定的活 和解析器编译器。除工作流建模外，w f m s 也支持组织建模比如需要指定的洒 第二章【作流管理 第二章工作流管理 本章介绍并分析论文中使用的概念和术语。 2 1 介绍 本节介绍工作流管理的基本概念并指出使用工作流管理系统实现业务流挥 的优点。其后，对w f m s 和类似种类的软件系统进行比较。 2 1 1 基本概念和术语 工作流管理( w o r k f l o wm a n a g e m e n t - - w f m ) 【1 2 】包括工作流的建模和执行。 个工作流或者是一个基本的工作步幅( 也叫活动) ，或者是个复杂的工作流( 由 更深一层的工作流组成) 。其中活动指的是工作流中的一个逻辑步骤。然而，我 们要注意活动的粒度，一个活动可能是一个简单的任务，也可能是一个复杂的任 务。活动是由处理实体执行的，这些处理实体涉及了从人到任意软件系统范围。 w f m 主要关心的是业务流程的逻辑领域，所以也被人称为“办公逻辑”。工作 流管理的最终目标就是确定相应的活动在i 】j = 确的时间被合适的人员执行了。 工作流管理系统( w f m s ) 。w f m s 是支持工作流管理的软件系统。根掘w f m c 的定义【1 0 1 ，w f m s “是定义、创建、执行工作流的系统，运行在一个或多个_ 作 流引擎上，能够解释过程定义，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 s 由两个主要功能组件组成( 见国 2 - 1 ) ：建立时组件( b u i l d t i m ec o m p o n e n t ) 和运行时组件( r u n t i m ec o m p o n e n t ) 。 图2 1r 作流管理系绩主要功能组什 建立时组件对工作流类型开发和持续的存储提供支持。它对工作流建模人员 提供能够用适当的工具表达工作流类型的工作流建模语占，诸如编辑器，浏览器 和解析器编译器。除工作流建模外，w f m s 也支持组织建模，比如需要指定的活 第一二章】i 作流管理 动由哪个处理实体提供，还包括关于处理实体的信息的说明以及在处理实体i 刈的 组织关系。除上述功能外，建立时组件也提供工作流模拟执行和分析工作流类型 的附加工具。 运行时组件根据建立时组件建立的工作流类型支持工作流的创建和执行。在 工作流执行期间，运行时组件和处理实体相互作用以便保证工作流被执行。w f m s 通常提供监控工具使得工作流管理员跟踪工作流的执行进程。 工作流应用( w o r k f i o wa p p li c a t i o l 7 ) 。利用w f m s 开发出来的一个应用叫 做： 作流应用( 有时也叫基于工作流的应用【l “) 。它主要出工作流类型的集合( j “ 作流模型) 和处理实体的集合组成。 工作流实例( w o r k f i o wn s t a n c e ) 。指的是工作流模型的一次执行过程。 工作流机( w o r k f i o wm a c h l r e ) 。工作流机是一个为工作流实例的执行提供 运行服务环境的软件或“引擎”，它是工作流执行服务的核心，负责对解释过稃 定义、控制过程实例的执行、控制工作流中各个活动的执行顺序、并完成与其它 工作流机的交互与通讯。 术语解释( 见表2 1 ) ： 麦2 一ij ：作流管理系统术语解释 术语缩写解释 过程定义由过程定义工具所定义的一个工作流过程。 过程定义运行之后转化为过程实例，一个过程定义 过程实例 可以产生多个过程实例。 任务为了取得业务目标而需要进行的一项具体工作。 一个相对独立的工作的描述，是工作流中的一个逻 活动 辑步骤或环节，是对任务的抽象表示。 活动实例活动运行之后的一个实例。 工作项 在一个活动实例中，工作流参与者所需执行的工作。 工作项列表一个参与者所负责的所有工作项的详细描述 连接符活动之间传递信息的驿站。 从活动到连接符或从连接符到活动，描述连接符与 转移 活动之间关系的连接。 工作流控制数据表不过程实例、活动实例的状态信息。 与业务过程相关的数掘，工作流引擎根掘它们来确 工作流相关数据 定过程实例的状态转移。 同志数据系统中所有发生的事件及相应数据的记录。 运行服务器负贡整个过程的匿仃、调度、查询及日志的记录等。一 过程定义状态表不过程定义目前所处的状态，如：是否已发布等。 过程实例状态表不过程实例目前所处的状态，如：运行、挂起等。 活动实例状态表不活动实例目前所处的状态，如：运行、挂起等。 工作项状态霰不上作项目前所处的状态，如：运行、挂起等。 引擎运行服务器的核心，负责过程实例的执行、调度。 引擎容器包含了多个引擎，并提供多引擎管理功能。 第二章工作流管瑾 2 1 2 工作流管理系统有关的系统 下面，考虑与w f m s 有关的四个不同种类的软件系统。 办公信息系统( o f f i c ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) u 6 。办公信息系统可以 被看作是w f m s 的主要来源之一。与w f m s 主要的不问在于，办公信息系 统目标在于使办公任务自动化，而w f m s 则支持整个业务过程的管理。 c s c w 系统( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i r ew o r k ) 。c s c w 系统是支 持在人们之间合作与协作以便完成一个特定的任务和目标的软件系统。 商业的c s c w 系统通常叫组件并且由一系列产品组成例如，会议系统 和电子邮件等【l ”。尤其是，它提供使人们有效的合作和协作的结构，然 而，它们不同于w f m s ，因为它们不支持过程的建模与执行l i b 。 以过程为中心的软件工程环境( p r o c e s s - c e n t e r e ds o f t w a r e e n g i n e e r i n ge n v i r o n m e n t s - - p c s e e ) 1 1 ”。p c s e e 是支持软件过程的建模 和执行的软件系统。与w f m s 类似，根据定义的过程类型，它们支持过 程类型的开发和过程的执行。不同的是，p c s e e 应用领域比较窄，一般 局限于软件工程设计工具，而w f 黔和技术应用领域很宽，包括银行、 销售过程、卫生保健、通讯等。 业务流程建模工具( b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n gt o o l s b p m t ) 。b p m t 与w f m s 相似，是支持业务流程生命周期的某个阶段的软件系统f 2 0 】( 见 图2 2 ) 。特别的，b p m t 和w f m s 通过覆盖业务流程生命周期的不同部分 而彼此互补。b p m t 为了支持业务流程的理解、评价和重新设计而提供业 务流程的建模、分析和仿真，b p m t 不支持业务流程的自动化，但w f m s 支持这个功能。详细阐述见图2 2 ，利用一个b p m t 建立的业务流程模型 被映像到一个w f m s 的工作流模型。 r c “g m e e r i n g m a p p i n g 1 。，一一、 ，璺m i 曼墨拳。业务过程模型) i 。； 【工作流模型j _ l 哆甜 = - 赫鎏釜 、，“ r n g j n 一n g 。 l - - n 乏i0一不断教进 ，、7 工作流 业务过程建模工具 管理系统 图2 - 2 业务过程生命周期管理工具 这个映像很重要，因为业务流程模型和工作流模型在以下几方面不同： 抽象水平。业务流程模型在概念方面表示业务流程比工作流模型有 较高的抽象。 第二章j 作流静理 较高的抽象。 捕获信息的种类。由于建立业务流程模型和工作流模型的目的不同， 它们通常包含不同的信息。工 乍流模型对于工作流的自动执行包含 详纫的售息，业务流程模型则曩i 蔫要这个信息。露业务滚程模型可 能包含了与工作流执行无关的信息因而这个信息一定不会包含存 工作流模型中。 建模形式。业务流程模型和工作流模型使用不同的形式表示。前者 使用非正规的符号而且没有足够准确的语法和语义定义，而丁作流 模型则用一种正规的符号表示以支持工作流的自云j 执行。 由于上面的理由，从业务流程模型到工作流模型的完全自动映像是不可能 的。在业务流程模型的基础上，工作流模型可能通过增加缺少的信息或去掉不必 要的信息不得不用手工( 或半自动化) 开发。 2 】3 工作流与流程建模的互补性 企业建模的根本任务，就是帮助企业优化流程。以更低蛉成本、更高数效率 为客户提供质量更好的产品和服务，但是许多建模方法往往将重直放在可视化的 符号上，忽视对业务流程本质的抽取和分析。使用这样的建模工具，根本不可能 对流程进行实质性的简化和优化。作为有效的动态流程建模体系，也不应该是简 单的企业活动执行工具。 在企业的一个业务流程中组成企业业务的各个要素是处于不断的变化之 中，而且这些要素之间的关联，也是动态变化的。只有将这些要素的动惫变化和 关联流程描述出来，才能有效分析企业的业务流程。目前对流程动态的描述， 般靠流程仿真完成，传统的建模工具缺乏对流程动态的跟踪能力。此外，目前出 现了许多有效的建模方法，但很少能直接产尘可执行的流程代码。 工作流模型描述缺乏一种能够支持流程定义、流程分析以及流程执行的形式 化数学模型它的出发点是对流程的定义，包括组成流程的基本活动以及活动之 间的顺序关系。目前的工作流模型大部分利用经验，以图形语音或者文本描述束 定义工作流，其本质还是面向用户的。即对用户而言是易于理解的，佴并不慢于 系统的实施，也无法对工作流的本质特征进行描述，因而也更谈不上对流程的分 析与改进。虽然也育抽象化的数学模型，但它们所具有的描述能力也末能充分描 述工佟流本质。模型还缺乏良好的理论基础，蠖穆工 乍流系统在谗多关键特性e 有待改进。 在早期的具有工作流管理功能的系统中，工作流程的表示缺乏柔性导致模 型修改的困难。后来逐渐出现了借用有向图、p e t r in e t 、对象模型的形式涪苦 文法表示以及基于目标的知识表示等工作流系统。它们一般都有可卒篼化的流程建 第二章l 作流管理 模工具，能够以比较直观、易于使用、易于修改以便能够适应不断变化的工作坏 境的要求方式对实际的业务流程进行建模，井键到相应的形式化表示。 工作流模型对流程有比较强的描述能力，但它般适合结构化或半结构化的 流程描述，目前工作流对非结构化的流程支持能力较弱。非结构化流程则是那些 重复性不是很强或没有重复性的流程，这类流程执行所需的有关参数事先无法确 定，一般要等到流程实例运行时才能确定，同时在流程运行期间还可能会出现 些异常情况。，这种动态多变的特点在提供更高灵活性的同时，也为流程的建模与 执行带来更多的复杂性。实施企业流程再造r p p r ) 也就是一一个工作流管理的过 程，如何将b p r 工具对业务流程的建模结果应用到】：作流系统中如何在l ：作 流系统中提供类似于b p r 工具对业务流程进行分析、监控与管理的功能等是值猖 研究的问题。 综上所述，很有必要把流程建模工具高效的流程建模能力与工作流较强的可 执行能力结合起束。这方面的研究己引起人们的注意。一些史献利用软件工程生 命周期的概念，给出了一种工作流管理系统的丌发方法，即在分析阶段构造企、l e 流程元 过程定义元模型：模型元素用于定义业务过程，控制1 作流的执行。 组织机构元模型：描述单位、部门、人员的组织关系以及所担当的角色。 相关数据元模型：工作流“生产”和“消费”的数据以及它们的流动关系： 了：作流元模型的核心是过程定义元模型。工作流管理联盟为过程定义玎发了 一个基本的元模型( 如图3 一j 所示) 。工作流元模型规约出元素类型的一个基本集 合，这些元素类型适合于相对简单的过程定义。工作流玎发人员根据需要可以剥 该元模型进行适当的扩展。 l 掣_ 1 。f 一一i 习叠掣一ii 崖v j 磊磊蔟聂i 一可一i ：二 ! 型。f 包含i 需要激活的应用程序 一i 一一一l 转换条件墨耋_ j 图3 1f 作流管理联盟的过程定义元模璎 工作流管理联盟的过程定义元模型中顶层实体的定义和重要属性如下： 1 、工作流定义( 过程定义) 。定义工作流执行所需的各种信息，例如工作 流模型名称、版本号、过程启动和终止条件、系统安全、崎督和控制信息等。系 列基本属性。这个过程定义反映了企业中一个经营过程的目的，即这个过程耍实 现的目的和最终达到的目标是什么。 第三章i 作流元模型与模型演变 2 、活动( a c t i v i t y ) 。描述完成工作流的个逻辑步骤任务。蓬要属性 包括活动名称、活动类型( 原子级活动、予流程等) 、活动的前后条件、调度 约束参数( 如最长处理时间、排队等待时间等) 等。当工作流运行在分布的环境 下时在活动的属性中还应该包括执行该活动的工作流枫的位置。活动对应于企业 经营过程中的任务，主要反映完成企业经营过程需要执行哪些功能操作。 3 、转移条件( tr a n s i t i o nc o n d i t i o r l $ ) 。描述不同过程行为之i b j 的跃迁包 含顺序和并行操作，也就是从当前活动到下一活动流转或状态转移的规则，不同 的行为之间通过转换信息联系。主要负责为过程实例得推进提供导航依据主要 参数包括工作流过程条件( 过程实例向前推进的条件，可蛆认为是前后条件的 同义词) 、执行条件( 执行某个活动的条件) 和通知条件( 通知不同用户的条件、 等。转移条件对应于企业经营过程中的业务规则和操作的顺序。 4 、工作流相关数据( w o r k f l o wr e i e v a n td a t a ) 。行为决策、应用调用、任务 转换中所涉及的数据信息，也就是被工作流管理系统用作决定一个工作流实例状 态转移的数据。工作流机根据工作流相关数掘和转移条件进行推进重璎属性包 括数据名称或路径、数据类型和数据值等。 5 、角色( r o l e ) 。把参与者与一系列活动相联系的机制。角色决定厂活动的 执行者，执行者可以是人或组织。典体。重要属性包括角色的名称、组织实体、角 色的能力等。角色或组织实体决定了参与某个活动的人员或组织单元。它主要拯 述企业经营过程中参与操作的人员和组织单位。 6 、需要激活的应用程序( i n v o k e da p p ii c a t i o n ) 。应用主要描述用于完成业 务过程所采用的工具和手段。在过程描述中，一个行为通常会对应到个或者菩 个应用，这些应用将会在允许期间被工作流核心系统所调用。重要属性包括应闱 程序的类型、名称、执行参数、位置或存取路径等。应用程序主要描述了用r 宠 成企业经营过程所采用的工具或手段。 表3 1 给出了w p d l 中实体和属性的概貌。其中一些是必须的属性，一些是 可选的属性，还有一些是与其它实体的关系以及待用的扩展属性，大致可分为l 组属性。首先是每个实体都有一个独一无二的1 d ( 用来表识唯一的实体) ，为了 便于理解和使用，也使用n a m e 和d e s c r i 讲i o t i ( 简述实体的性质) 属性等：笫 ：二组是刻画个别实体的特定属性，如创建r 期、版本、作者、类型( 描述实体的 类型) 、字符集等；第三组是过程模型相关数据中使用的参数或者值，这组属性 也包含转换信息中使用的判断条件：第四组用于弓l 用其它实体，如参与者( 描述 参与者的信息，可以是人或其它实体) ；第= f ：l 组是执行引擎要用的文档和图标信 息；第六组用于模拟和处理优化，如持续时间( 指定期望的持续时叫) 、优先级 ( 根据最后期限来协调任务的执行顺序1 ：最后是待用的扩展属性、 第三章= 作流元模型与模型演变 表3 - 1丁：作流实体的属性 i 模型定义过程定义过程活动 转换信息应用声明相关数据角色声明 1 d i d ld 一e n a m e 一e 1 ) e s o r l p t t o n 一9 e s c r i p t 】o ” d e s c r i b l i o n 9 e s c r l 口l 1 0 n 一0 e s c t i p l i o n d e s c r l n l l o n d e s c i i m m n w p d l 版本 一买主1 d 一刨建日期 一自动化模式一工具名称一类型 类型 一创建日期一版本 一娄型相关信 一版本一作者 息 一作者一字符集 一字符集一代码页一 分盘 一代码页一国家代码 ( s p l l t ) 一国家代码一合法日期一扛聚( j o i n ) 一扩展库一扩展库一循环( 1 0 0 p ) 一一致性类 一内嵌块 一参数一条件 参数 一值 一可靠性一可靠性 一参与者分配一来源 一外部模式引 一访问权限 一实现一目的 用 一访问权限 一应用分配 一访问权限 一文档一文档一文档 图标 图标 一图标 一优先级单位一优先级一优先级繁略 一代债单位一持续时间 实例化 一容量 一时间单位 一代价 一持续时间 一等待时间 代价 一代价 一工作时间一等待时间一准备盱闭 一工作时同 3 2 工作流过程定义规范 工作流过程定义规范1 4 2 】定义了一个通用的交换格式，对业务流程进行形式化 的说明，这种通用的交换格式，可支持不同产品间过程定义的传送。规范也内在 地包括了开发环境和运行环境形式上的分离，这使得由建模工具生成的过程定 义，能作为许多其它w f m s 运行时产品的输入，符合了用户所要求的建模和产品 运行的独立性。 为了提供通用的访问和描述过程定义的方法，建立了工作流过程定义的元模 型，元模型确定了过程定义中通用的实体，通过一组属性描述了这个有限实体集 的特征。正是基于这种模型，不同的厂商之间才能够以通用的格式完成过程定义 的传送。 工作流过程定义语言( w p d l ) 的关键元素之一是对由不同厂商使用的信息的 扩展性。w p d l 不可能支持每一个厂商要求的每一个附加信息。 第二章工作流元模刑与模犁演变 3 2 1 过程定义概述 3 2 1 1 过程定义概念 过程定义( p r o c e s sd e f j n f t j o n ) 是业务流程的形式化描述，用来支持系统 建模和运行过程的自动化。过程定义由活动及这些活动之问的关系，过程开始条 件，过程结束条件，以及一些关于个体行为的信息，如组织成员、ji t 相关的 应用和数据等组成。 过程定义经工作流引擎解释，用作产生过程实例的模版，并控制过程实例的 运行。个过程可以分解成可独立定义的子过程。创建、交换和修改过程定义的 能力对任何工作流系统都是至关重要的。 ，一个过程定义至少应包含完成初始化及运行过程所需的实体和属性的最小 集，创建一个过程实例将继承其中的一部分实体和属性。在w a p i ( w f m cw o r k f lo w a p p j c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 属性。 3 2 1 2 过程定义交换概念 引入过程定义交换的主要原因： 把定义过程和执行过程分开， 的产品。 中，通过a p i 来操作这些过稃实体及其 使用户能够为系统的每个部分使用最优 通过一个公用设计池交换和检索过程定义，接受不同工具的大量访问， 以及运行时系统，都要求只使用一种格式实现过程定义的控制，以便 于过程定义的管理。 过程执行中，被授权用户要求修改过程定义。 过程执行中，为了增加不同工作流引擎间的互操作性，过程定义从 个工作流引擎传送到另一个工作流引擎是必要的。 为了满足上述要求，工作流过程定义规范定义了个公用的交换格式，支筠 不同产品闯过程定义的交换。这样就使褥开发环境和运行坏境彼此独立由开发 时工具建立的过程定义，可以为不同的运行时w f m c 产品所解释。 3 213 过程定义交换实现 目前，过程定义交换主要通过以下两种机制的组合实现： ( i ) 使用过程定义语言( w p p l ) 定义过程：w p d l 是一种公共交换的标准， 工作流引擎内部表示的过程定义经引出操作，映射成用w p d l 描述的文件，这些 文件可被其它工作流引擎引入而映射