（计算机应用技术专业论文）企业资源计划环境下工作流建模方法及引擎设计的研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 随着管理思想的发展，企业之间动态联盟的形成要求企业从定义新产品的经营 过程出发，在经营过程中建立跨国公司、跨国家的多企业动态组织结构。这种动态 组织结构能根据经营过程、市场及合作伙伴的改变实现快速重构。重构的系统必须 大量地使用原系统的功能，以便能够在迅速开发新系统的同时维护原有大部分系统 的使用。为达到该目的，有必要对工作流技术，特别是分布式、跨企业边界的柔性 工作流技术加以研究。 面向服务的e c a ( e v e n t 。c o n d i t i o n a c t i o n ) 逻辑是面向服务系统结构中的一 种工作流建模方法，它利用e c a 规则描述工作流过程模型，对工作流管理联盟的 工作流过程元模型进行了一些修改，以适应企业应用的要求。 工作流引擎是工作流管理系统的核心，是过程模型执行的平台。面对企业资源 计划环境中复杂多变的业务逻辑和多样的应用程序、遗留系统，可将工作流引擎分 解为三部分：负责过程模型执行服务的流程引擎、负责同应用程序交互的执行引擎 和支撑两者通信的事件子系统，从而使得业务逻辑的变更与具体业务实现的改进相 分离。 流程引擎针对企业资源计划中经营过程频繁迅速的变更和业务执行中异常处理 的特殊需要而设计，使用面向服务的e c a 逻辑描述过程模型，支持过程模型的动 态修改；为在执行引擎中实现动态企业应用集成，在统一描述、发现和集成规范的 基础上引入了属性描述以增强服务发现的精确性，并引入了服务的协商机制以进一 步对服务进行筛选。最后结合一个应用实例，阐述了前文所研究的工作流技术的具 体实现。 关键词：企业资源计划，面向服务的系统结构，工作流，企业应用集成 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h e m a n a g e m e n tt h e o r y ，t h ef o r m i n go fv i r t u a l e n t e r p r i s e sa m o n gc o r p o r a t i o n sr e q u i r e st h ed y n a m i co r g a n i z a t i o ns t r u c t u r eo fl o t so f m u l t i n a t i o n a l e n t e r p r i s e s t ob ec o n s t r u c t e dd u r i n gt h e m a n a g e m e n tp r o c e s s t o i m p l e m e n tt h em a n a g e m e n tp r o c e s so fd e f i n i n gn e wp r o d u c t t h ed y n a m i c o r g a n i z a t i o nc a nb er a p i d l yr e c o n f i g u r e da c c o r d i n gt ot h ec h a n g eo fs u c ht h i n g sa s m a n a g e m e n tp r o c e s s e s ，m a r k e t s ，c o l l a b o r a t i v ec o m p a n i e s ，a n ds o0 1 1 am a s so f f u n c t i o n so ft h ep r i m a r ys y s t e mm u s tb er e u s e di nt h en e wo n e i no r d e rt oa c h i e v e t h e s eo b j e c t i o n s ，i ti sn e c e s s a r yt oi n v e s t i g a t et h ew o r k f l o wt e c h n o l o g y ，e s p e c i a l l yt h e d i s t r i b u t e da n dd y n a m i cw o r k f l o wt e c h n o l o g y ，w h i c ha c r o s st h ee n t e r p r i s eb o u n d a r y 。 t h es e r v i c e s o r i e n t e d e c a ( e v e n t c o n d i t i o n a c t i o n ) r u l e i saw o r k f l o w m o d e l i n gm e t h o di nt h es e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e i tu s e se c a r u l e st od e s c r i b e t h ew o r k f l o wp r o c e s sm o d e l a l s oi td o e ss o m em o d i f i c a t i o n st ot h ew 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 ) w o r k f l o wp r o c e s sm e t a m o d e lt oa d a p tf o r t h e r e q u i r e m e n t so fe n t e r p r i s ee n v i r o n m e n t t h ew o r k f l o we n g i n ei st h ec o r eo faw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma n dt h e e x e c u t i o np l a t f o r mo ft h ep r o c e s sm o d e l s a c c o r d i n gt ot h ec o m p l i c a t e da n dv a r i a b l y b u s i n e s sp r o c e s s e sa n dv a r i o u sa p p l i c a t i o n sa n dl e g a c ys y s t e m si ne r p ( e n t e r p r i s e r e s o u r c ep l a n n i n g ) e n v i r o n m e n t ，t h ew o r k f l o we n g i n ec a nb ed i v i d e di n t ot h r e ep a r t s ， s u c ha s af l o we n g i n ew h i c hi sr e s p o n s i b l et oe x e c u t i o ns e r v i c e so ft h ep r o c e s s m o d e l s ，a ne x e c u t i o ne n g i n ew h i c hi si nc h a r g eo fi n t e r a c tw i t ha p p l i c a t i o n s ，a n da n e v e n ts u b s y s t e mw h i c hs u p p o r t st h ec o m m u n i c a t i o n ，t h e r ef o rt h ec h a n g e so fb u s i n e s s l o g i c sa n dt h ei m p r o v e m e n t s o fc e r t a i nt a s k sr e a l i z a t i o nc a nb e s e p a r a t e di n w o r k f l o we n g i n e t h ef l o we n g i n ei sd e s i g n e df o rt h ef a s ta n df r e q u e n t l yc h a n g e so ft h e m a n a g e m e n tp r o c e s s e si ne r ps y s t e ma n dt h es p e c i a lr e q u i r e m e n t so fe x c e p t i o n h a n d l i n gi nt h et a s ke x e c u t i o n s e r v i c e o r i e n t e de c ar u l e sa r eu s e d t od e s c r i b e p r o c e s sm o d e l sf o rs u p p o r t i n go fp r o c e s sm o d e l sd y n a m i cm o d i f i c a t i o n i no r d e rt o a c h i e v et h ed y n a m i ce n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，t h ee x e c u t i o ne n g i n ee x t e n d l i 华中科技大学硕士学位论文 t h eu n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r y ，a n di n t e g r a t i o ns p e c i f i c a t i o nw i t ht h ep r o p e r t y d e s c r i p t i o n st oe n h a n c et h ep r e c i s i o no fs e r v i c ed i s c o v e r ya n dt h es e r v i c en e g o t i a t i o n m e c h a n i s mt of i l t e rt h ec a n d i d a t es e r v i c e s ac a s es t u d yw a sp r o v i d e dt od e s c r i b e i m p l e m e n t a t i o no ft h ea b o v ew o r k f l o wt e c h n o l o g i e s k e yw o r d s ； e n t e r p r i s er e s o o r c ep l a n n i n g ， s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ， w o r k f l o w ，e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n 独创性声明 本人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工作及取得 的研究成果尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：鲍汗 日期： 2 0 砰年年月z fe t 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，即：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，允许论文被查阅 和借阅。本人授权华中科技大学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。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于， 不保密a 。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名t 多包洋 日期tz o - 年4 月2 驴日 指导教师签名： 日期：年地弘月加 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题背景 1 绪论 企业现代化的一个十分重要的标准就是要将计算机技术应用于企业的各个环 节。在美国、日本，9 0 以上的企业实现了信息化管理。我国目前有1 5 0 0 家大型 企业、1 0 0 0 万家中小型企业和众多的行政事业单位和团体。企业管理信息化的市 场巨大，意义非凡。 在这样的市场环境下，湖北泰信软件产业有限公司承接了科技部科技型中小企 业技术创新项目：中小型制造企业资源计划管理系统( 基金编号 0 c 2 6 2 1 4 2 1 1 0 5 7 ) ，确立了“柔性e r p 系统的实现技术”这一研究方向，本文的 研究属于该项目的一部分。 1 1 1 企业资源计划系统的发展 企业资源计划( e r p ：e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) 系统是建立在信息基础 上，利用系统化的管理思想，为企业提供决策、计划、控制与经营业绩评估的全方 位、系统化的管理平台l ”。它包括厂房、仓库、物资、设备、工具、资金、人力、 技术、信誉等全部可供企业调配使用的有形和无形的东西，e r p 强调的是人、 财、物、供、产、销全面结合、全面受控，实时反馈、动态协调，以销定产、以产 求供，效益最佳、成本最低，流程式管理、扁平化结构，真正体现了先进的管理思 想和理念【2 。e r p 系统的发展，初略可分为如下几个阶段： 管理信息系统系统( m i s ：m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 阶段：企业的信 息管理系统主要是记录大量原始数据、支持查询、汇总等方面的工作。 物资需求计划( m r p ：m a t e r i a lr e q u i r ep l a n n i n g ) 阶段：企业的信息管理系 统对产品构成进行管理，借助计算机的运算能力及系统对客户订单，在库物料，产 品构成的管理能力，实现依据客户订单，按照产品结构清单展_ 丌并计算物料需求计 划，并实现减少库存，优化库存的管理目标。 制造资源计划阶段( m r p l i ：m a n u f a c t u r er e s o u r c ep l a n n i n g ) ：在m r p 管理 系统的基础上，系统增加了对企业生产中心、加工工时、生产能力等方面的管理， 华中科技大学硕士学位论文 以实现计算机进行生产排产的功能，同时也将财务的功能囊括进来，在企业中形成 以计算机为核心的闭环管理系统，这种管理系统已能动态监察到产、供、销的全部 生产过程。 e r p 阶段：进入e r p 阶段后，以计算机为核心的企业级的管理系统更为成 熟。系统增加了包括财务预测、生产能力、调整资源调度等方面的功能。配合企业 ，实现准时化生产( j r r ：j u s ti nt i m e ) 管理、全面质量管理和生产资源调度管理及 辅助决策的功能。成为企业进行生产管理及决策的平台工具。 电子商务时代的e r p ( e r pi i ) ：在原e r p 系统的基础上融入了供应链管理 ( s c m ：s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ) 和客户关系管理( c r m ：c u s t o m r e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ) 的思想、方法、技术。以客户为中心，注重于企业内部 和企业之间的业务流程的自动化和优化【3 1 。由企业内部扩展到外部管理，由物流、 资金、信息流管理扩展到客户流、知识流的有效配置、控制和管理。 1 1 2 工作流技术在e r p 系统的应用 当前，国内所有的e r p 系统实施都需要在系统提供的核心模块的基础上，根 据各个不同的企业的具体情况( 现状、目标、进度和成本的限制) ，进行必要的定 翎开发f 4 j 。得到的是一个面向固定目标的信息管理系统。这样一个系统，当企业的 经营目标、组织模式( 进行业务流程重组b p r ：b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) 和产品结构需要进行经常性的变化时，它们就无法满足应用的需要了p l 。 同时，随着企业管理的发展，企业之间动态联盟的形成要求企业从定义新产品 的经营过程出发，在经营过程中建立跨国公司、跨国家的多企业动态组织结构。这 种动态组织结果能根据经营过程的改变、市场的改变，以及合作伙伴的改变实现快 速重构。重构的系统必须大量地使用原系统的功能，以能迅速地开发新的系统的同 时维护原有的大部分系统的使用。这也是目前的e r p 系统所难以胜任州6 l 【7 l 。 这些问题说明，现阶段的e r p 系统缺乏柔性，不仅在系统内部缺乏应有的应 变能力，而且也缺乏对现代复杂的经营过程和瞬息万变的市场环境的应变能力。而 工作流技术就是为解决这样一个问题而出现的一种技术。基于工作流的信息管理系 统与传统的信息管理系统的根本区别在于它将信息管理系统中的功能模块和过程管 理分开，分别进行建模和实行控制。其主要特点是使处理过程自动化，使人以及各 种应用工具相互之间协调工作，以完成某项工作。其目的是为让合适的人或软件在 恰当的时问执行正确的工作。工作流所关注的问题是处理过程的自动化，它根据一 华中科技大学硕士学位论文 系列定义的规则，将文档、信息或任务在参与者之间传递，以达到某种目的。 工作流管理联盟分别给出了工作流和工作流管理系统的定义： 工作流是一个业务过程部分或全部地用计算机自动执行。 工作流管理系统是一个完全定义、管理和执行工作流的系统。它通过计算机表 示的工作流逻辑来驱动软件有序地运行。 工作流技术提供了将业务流程逻辑从具体信息技术( i t ：i n f o r m a t i o n f e c h n o l o g y ) 工具的操作中分离出来的方法，并且还能够在以后将改变的流程逻辑 规则添加进去。 通过使用工作流技术能够实现一个以过程为核心的集成多视图的工作流引擎， 利用工作流程来对企业三流( 信息流、物流和资金流) 进行统一的定义、描述和集 中控制，从内部生产模式的重组和外部经营模式的重组两个方面支持企业的敏捷化 目标，从而支持频繁开展的企业重组和重构。 1 2 国外研究概况 加强工作流管理系统的柔性是近来工作流研究和开发的重点。在动态联盟、电 子商务蓬勃发展的今天，尤其需要强调工作流管理系统的柔性，以快速响应激烈的 市场竞争引起的变化。 1 2 1 典型研究项目 国外一些知名的大公司，研究机构投入大量的资金、设计了许多研究计划，进 行柔性工作流技术的研究。其中比较典型的有： a c t i o n 技术公司的a c t i o nw o r k f l o w ，它采用l a n g u a g ea c t i o n 方法进行过程 建模，支持用户和信息交互。在过程的每个阶段，都要经过信息获取、用户协商、 发现问题、改进模型的阶段，直到本阶段的用户满意为止。与传统的工作流产品相 比，它更适合于知识型的工作流。 i n c o n c e r t 公司的l n c o n c e r t 是一个采用面向对象技术和客户机服务器( c s ： c l i e n t s e r v e r ) 结构的工作流管理系统，可以在分布式、多操作平台和异构网络环 境下运行。i n c o n c e r t 面向对象的设计结合应用编程接e 1 ( a p i ：a p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 和语言联编的技术，增强了工作流管理系统与其它系统集 成的柔性，提高了集成系统的可扩展性。 华中科技大学硕士学位论文 i c l 公司的工作流产品t e a mw a r ef l o w 支撑协作计划( c o l l a b o r a t i v e p l a n n i n g ) 。其柔性体现在不需要严格的区分经营过程的计划人员和用户，用户可 以用图形语言建立经营的计划。 1 2 2 工作流管理联盟的工作流参考模型 童燕k 些 监视一i ：具r 、广- 工作流a p i 希f 交换格式 j ：作流运行服务 接口2儿接口3 i ：作流 客户应用 供调用 的应用 接口4 一一一一一。_ _ ，。，一 ；其他f ：作流运行服务 图1 1 。i ：忭流参考模型 各种类型的工作流管理系统各有其特点，无论从用户还是丌发者的角度来讲， 都迫切的需要一个大家共同遵守的标准，按此标准来决定一个工作流管理系统应该 包含那些组成部分，各个部分应该提供那些标准的服务。在这种背景下工作流管理 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 l i t i o n ) 的参考模型应运而生。它详细地 描述了工作流管理系统豹有关概念，并在此基础上给出了工作流管理系统的各个主 要组成部分、各部分的功能以及相互的接口，如图1 1 所示。 ( 1 ) 过程定义工具：提供一种对实际业务进行分析、建模的手段，并生成业 务过程的可被计算机处理的形式化描述( 即过程定义) 。这也就是建立工作流管理 系统时工作的主要内容。过程定义工具与工作流执行服务之间的交互是通过接口1 ( 工作流过程定义读写接口) 完成的，它为工作流过程定义信息的交换提供了标 准的交换格式及a p i 调用； 4 蕊砺 定一 华中科技大学硕士学位论文 f 2 1 工作流执行服务：它借助于一个或多个工作流引擎来激活并解释过程定 义的部分或全部，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) 、 在过程活动之问的游历( 控制条件的验证与数据的传递等) ，井生成有关的工作项 目，通知用户进行处理等。在大型j ：作流管理系统中与各过程的执行可能需要多个 异构的工作流执行服务协作完成。这涉及到工作流管理系统之问的互操作。接口4 ( 工作流的互操作接口) 为实现有效的互连，定义了互连模型、互连一致性级别及 操作元素集； p ) 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 中需要人工干预的任务。工作流管理系统将为每个用户维护个 _ ：作项列表，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删的接口为接口2 ( 客户应用程序a p i ) ； f 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。接口3 的目标是提供一组标准的服务供应用代 理使用，基于这些服务可以开发出专门的应用直接同工作流执行服务交互； ( 5 ) 管理及监控工具：其功能是对工作流管理系统中过程实例的状态进行精 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5 ( 管理及监控接口) 完 成的。 1 2 3 柔性工作流管理系统的提出 同其它标准一样，w f m c 参考模型给出的只是工作流管理系统的各个功能部 分，并未给出任何实现细节。实际构造一个工作流管理系统时有许多具体的技术问 题需要考虑，以便满足工作流管理系统向e r p 这类大规模应用发展所需的柔性要 求。 简单的浼，柔性表示了工作流管理系统动念适应情况变化的能力。广义来讲， 柔性又叫做敏捷性( a g i l i t y ) ，即r r s 特性一一可重构( r e c o n f i g u r a b l e ) 、可重 用( r e u s a b l e ) 和可伸缩性( s c a l a b l e ) 1 8 j ：系统的重构保证了系统可根据商业过 程的改变和结盟情况的变化而实现系统的快速重构；软件重用保证已有系统在新的 系统中得到继承并集成其中，而且保证现有的应用能很好地在以后的系统中方便的 5 华中科技大学硕士学位论文 得到集成；系统规模的可扩展性保证了系统能随着企业发展和结盟的变化而扩展。 柔性是工作流管理系统发展的基础和关键： ( 1 ) 柔性是提高工作流管理系统适应能力的基本条件 对于不同的组织，工作流管理系统要遵守各组织内部的规则和配最，要能够进 行有效的集成和裁减，以满足不同应用的不同需求。 另一方面，目前许多企业面临着事先计划和实际应用问的矛盾、面临着“计划 赶不上变化”的顽疾。而全球化的竞争环境、瞬息变换且难阻预料的市场要求企业 能够对市场需求变化做出“快速响应”。因此研究和运用柔性工作流技术将为实现动 态联盟企业最短的产品开发时间( t i m e ) 、最优的产品质量( q u a l i t y ) 、最低的 成本( c o s t ) 和价格和最佳的服务( s e r v i c e ) ，即“t q c s ”的总体目标，增强企业 的竞争实力提供有力支持。 ( 2 ) 柔性是实现经营过程重组的必要条件 一方而通讯技术和计算机网络技术的发展，大大推动了新技术在余_ q kr l , 的应 用，促进了经营过程以及组织问泓作的变化和改善，引发了经营过程的组织和管理 方式的变革。另一方面，组织的经营过程在激烈的市场竞争、多样化的用户需求和 多样性的任务的刺激下不断的调整变化。为快速响应过程重组，要求各个组织具有 高度开放性和灵活性的过程管理系统。 1 2 4 理论研究方向 目前t 相关课题的研究方向主要集中在分布式的流程管理，大规模跨企业边界 的工作流管理系统和增强系统重构能力三个方面： 文献【9 】讨论了分布式环境下的流程管理；文献 1 0 1 尝试对分布条件下的数据、 活动、角色、参与者之间的依赖做形式化的检测：文献 1 1 1 分析指出公共对象请求 代理体系结构( c o r b a ：c 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 ) 系统中许 多针对分布式环境的服务是工作流管理系统可利用的，并对使用c o r b a 框架处理 动态工作流管理系统进行了进一步研究。文献 1 2 1 1 3 1 静者提出了一系列的步骤， 将企业内部的工作流管理系统封装成e s e r v i c e 发布，使得其它企业的工作流管理 系统可请求该服务，以此达到跨企业边界的效果，后者讨论了反方向的工作：如何 利用工作流管理系统来驱动w e b 服务；文献 1 4 1 分析、对比了几种不同类型的虚 拟企业对工作流管理系统的要求；文献【1 5 】指出在跨企业的工作流设计中，统一描 述、发现和集成( u d d i ：u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r y ，a n di n t e g r a t i o n ) 规范 6 华中科技大学硕士学位论文 描述能力的不足，并给出了自己的服务绑定规则。文献【1 6 1 尝试对动态的工作流进 行描述；文献1 7 1 贝采用形式语言描述了工作流的动态路由并进行了完整性控制； 文献 1 8 2 0 1 将注意力集中于过程模型的动态改变；文献【2 1 1 不仅采用形式化的方法 来描述过程模型的动态改变，而且讨论了过程实例响应改变的时机；文献 2 2 1 认为 工作流过程模型的修改实际上产生了一个新版本的过程模型，已运行的过程实例可 ，以在不同的过程模型版本间进行迁徙，进而定义了一套迁徙规则，分析了过程模型 动态修改的约束；文献f 2 3 1 进一步提出，在过程模型的不同版本之间定义跳转函 数，通过这些函数的触发来实现过程模型的迁徙：文献2 4 1 2 5 1 建议使用超文本传 输协议( h t t p ：h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 与i n t e r n e to r b 问协议( i i o p ： i n t e m e ti n t e r o r bp r o t o c o l ，o r b ：o b j e c tr e q u e s tb r o k e r 对象请求代理) 等协议 来实现大规模的分布式工作流管理系统。 1 3 国内研究概况 近年束，国内关于工作流的研究工作逐渐菇起。研究部分主要集中在高等院校 和科研机构。 清华大学的吴澄、范玉顺和史美林等分别介绍了工作流管理技术、建模方法、 相关研究项目，总结了工作流技术的发展趋势，提出了一些需要解决的重点问题 1 2 6 - 2 9 j ；石伟、吴澄、范玉顺讨论了工作流技术在计算机集成制造系统( c i m s ： c o m p u t e r i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 集成平台上的工作流管理模块的实现 方法f 3 0 l ：柴跃廷、李芳芸提出了运用工作流技术实现企业敏捷信息系统的体系结 构1 3 lj ；文献f 3 2 3 4 l 讨论了结合a g e n t 技术以及运用j a v a 在i n t e r n e t 上开发工作流 管理系统的方法；何清法、李国杰等介绍了一个基于关系结构的轻量级工作流引擎 3 5 1 ：文献f 3 6 3 8 j 论述了工作流和e r p 系统集成的可行性，并提出了针对某些特定 场合的技术路线。文献 3 9 1 1 4 0 探讨了企业问大规模工作流的引擎设计框架。文献 4 q 研究了e c a ( e v e n t c o n d i t i o n a c t i o n ) 规则在动态工作流中的应用。 可以说目前国内的工作流技术仍然处于研究阶段，该现象已经得到了国家的高 度重视： 2 0 0 1 年，设立十五国家高技术研究发展计划重点课题：适合中国国情的可重 构e r p 系统。用于研究“动态可重构e r p 的系统结构、功能构件及业务流程” “应适合两类以上不同的生产方式或行业，能够根据具体应用企业需求进行重构与 裁剪，并能够根据企业组织与过程的变化进行系统的动态重构”的e r p 系统、 7 华中科技大学硕士学位论文 “基于软构件的动态可重构可裁剪e r p 的软件设计与实现技术”与“e r p 系统与 主题其他系统的集成方法”。 2 0 0 2 年，在国家8 6 3 计划中又以“软件重大专项”的形式提出：新一代e r p 软件研究开发及应用，希望实现： ( 1 1 基于企业建模的e r p 快速系统配罱及系统动态重构技术、e r p 工作流引 一擎、新型e r p 系统界面、面向客户的个性化系统定制工具等； ( 2 ) 基于w e b 的通用、开放的e r p 系统开发平台，支持e r p 应用的快速构 建和动态重构重用，大幅度缩短e r p 应用工程的实施周期； ( 3 1e r p 功能构件的集成技术、基于可扩展标识语言。( x m l ：t h ee x t e n s i b l e m a r k u pl a n g u a g e ) 的e r p 与电子商务集成、基于x m l 的e r p 与c r m s c m 产品生命周期管理( p l m ：p r o d u c tl i f e c y c l em a n a g e m e n t ) 产品数据管理 ( p d m ：p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) 集成等技术。 1 4 课题主要研究工作 随着管理思想的发展，企业之阃动态联盟的形成要求企业从定义新产品的经营 过程出发，在经营过程中建立跨国公司、跨国家的多企业动态组织结构。而现阶段 的e r p 系统缺乏柔性，不仅在系统内部缺乏应有的应变能力，而且也缺乏对现代 复杂的经营过程和瞬息万变的市场环境的应变能力。为解决该问题，有必要对工作 流技术，特别是分布式、跨企业边界的柔性工作流技术加以研究。 本文将分析和设计一个支持动态可重构e r p 系统的敏捷工作流引擎的模型和 框架，主要内容包括： ( 1 ) 研究柔性工作流建模技术； f 2 ) 研究分布式工作流引擎的组要支撑组件和功能分稚； f 3 ) 研究支持动态重构的流程引擎； ( 4 ) 研究支持动态企业应用集成的执行引擎。 本文的内容安排如下： 首先对e r p 系统发展中存在的问题进行了分析，概述了工作流和工作流管理 系统的发展情况，简要地介绍了本文的主要研究内容。 然后分析了e r p 环境对工作流建模的要求，介绍了面向服务的体系结构和 e c a 规则。在此基础上，提出了面向服务的e c a 逻辑，并对w f m c 的过程元模 型进行了改进。 8 华中科技大学硕士学位论文 接着分析了e r p 应用环境对工作流引擎的要求，讨论了工作流引擎的设计思 路和总体框架，探讨了各部分的职责和功能。并在此基础上进一步研究了引擎实现 中的一些问题。 随后讨论了动态企业应用集成( e a i ：e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ) 技术 的优势与其引入的问题，进而探讨了u d d i 规范存在的不足，并提出了改进方法。 接着分析了执行引擎的组成以及各部分的职责，阐述了执行引擎驱动企业应用以及 对外提供执行服务的具体步骤。 再接着，结合某砼生产管理系统的实例，详细阐述了i j 文所研究的：l 作流技术 的具体应用情况。 最后对全文的工作进行了总结，对研究中存在的问题进行了分析，指出了进一 步的研究方向。 9 华中科技大学硕士学位论文 2 企业资源计划环境下的工作流的建模方法 ：】二作流管理系统建立阶段的功能主要是完成经营过程的计算机化定义。工作流 - 的建模就是完成实际经营过程到计算机可处理的形式化定义的转化，所得到的定义 通常称为过程模型、过程模板或者过程定义。w f m c 将过程建模得到的结果统称 为过程定义。 本章首先将对工作流建模的各种方法进行介绍，分析e r p 环境对工作流建模 的要求，继而将研究面向服务的体系结构和e c a 规则。在此基础上，将进一步研 究面向服务的e c a 逻辑。 2 1 工作流的建模方法 目前工作流的建模方法主要有以下几种： 2 1 1 基于过程的方法 图2 1 基于过程的模| ! i l ! 基于过程的方法将工作流看作处理输入、产生输出的一系列相关任务的集合， 提供了面向任务的工作流视图。在基于过程的模型中，每个活动都由输入( i ) 、 处理( p ) 、输出( 0 ) 三个部分组成。过程通过活动、数据连接弧和控制连接弧 三者构成的无自环的有向图来描述( 如图2 1 所示) 。集成计算机辅助制造定义方 1 0 华中科技大学硕士学位论文 法就是典型的基于过程的方法，l n c o n c e r t 、f l o w m a r k 、m e t e o r 2 都是该方法的典 型案例。 基于过程的建模方法简单、直观、便于理解，适合于流程较为固定、异常情况 较少的工作流的建立，有利于企业规范自身的内部流程；。但这类模型往往缺乏柔 性，针对紧急情况的应变能力不足；可重用性能芳，仅仅支持静态的模块化建模， ，当系统功能发生改变时，模型的修改工作量非常大。 2 1 2 基于发言行为的方法 “以传统的提高产量的管理方式来对待知识型工作并不见效，而应该强调有效 的信息联系与协作”。基于发言行为( 1 a n g u a g e a c t i o n ) 的方法来自于知识领 域，其侧重点在于描述客户与执行者两个角色之闻的语言行为交互和承诺。一个过 程由一系列封闭的工作流子环相互连接而成的，每个工作流环包含4 个阶段：需求 阶段、协商阶段、执行阶段和满意阶段( 如图2 2 所示) ，只有达到用，满意后才 可以进入下一个工作流循环。 基于发言行为的方法以“用户满意”为目标，显示出优j ：传统输入处理 输出方法( i p o ：i n p u t p r o c e s s o u t p u t ) 的能力，一定程度上克服了传统工作流过 程模型将注意力集中于活动及其逻辑关系，忽视参与者之间的交互的问题，适用于 处理非结构化的、临时的、不固定的经营过程。同时也在某些方面遭到了批评，比 如，支持层次化建模的能力不足、建模人员很难完整、明确的列出双方所有可能的 语言行为和不便于大型，尤其是跨组织工作流的描述等。 2 1 3 事件驱动链方法 图2 2 基于发言行为的模刑 事件驱动链( e p c ：e v e n t d r i v e rp r o c e s sc h a i n ) 方法由k e l l e r 提出，其主要 华中科技大学硕士学位论文 元素是功能和事件：功能被事件触发，功能也能产生相应的事件。经营过程的控制 流就这样由交替出现的功能和事件彼此连接而构成，工作流的分支选择、汇合连接 以及并发进行则通过逻辑操作符或者更复杂的表达式来完成。图2 3 给出了一个一 般形式的e p c 过程模型。 图2 3e p c 元模型 冈 i-j 丝型堕， 逻辑操作符 o e p c 方法的优点在于它兼顾了模型描述能力与模型易读性两个方面。同时 e p c 模型经过改进、提炼后，也同样可以作为一个企业信息系统的需求定义。 2 1 4p e t r ；网方法 在众多的过程建模方法中，p e t r i 网( 1 9 6 2 年在p e t r i 的博：i = 论文中提出的一个 数据模型) 是既有严格数学基础的形式定义，又有直观的图形表示描述系统动态行 为的方法【4 2 1 1 4 3 l 。尽管传统的p e t r i 网还难以直接用于工作流过程模型的建立，但它 的高级变种( 有色网、时间网、层次网、对象网等) 却能描述和分析复杂的过程。 用p e t r i 网变种( 高级p e t r i 网) 来建模也是工作流过程模型研究的一个热点。 通常库所表示活动，而变迁则表示活动问的转移。但也有用变迁来表示活动，库所 表示活动使能条件的做法。高级p e t r i 网比较适合于过程的模拟，而传统工作流过 程模型仿真能力不足，因此它们之间具有很强的互补性，通常可将工作流过程模型 转化为p e t r i 网来实现企业过程的分析和优化 4 4 1 。也有直接将p e t r i 网用作工作流 洲暑 华中科技大学硕士学位论文 过程模型的做法【4 5 】f 4 6 j ，如文献【4 2 1 中彭晨等应用p e t r i 网对供应链物流过程进行建 模并实现了运营瓶颈分析。 p e t r i 网的缺点在于组成模型的元素数量过多，即使是一个简单的过程，其相 应的p e t r i 模型也会有较多数量的库所与变迁，而对于复杂的过程，该问题更加突 出【8 1 。另外对于非专业人员而言，理解p e t r i 网流程比较困难。 2 1 5 基于规则的方法 该方法将工作流定义为业务规则的集合，用业务规则控制任务调度、实现角色 和操作者间的映射，通过引发规则执行工作流。其优点在于较强的模型表达能力和 变化传播能力。 2 2 企业资源计划环境对工作流建模的要求 随着管理理念的不断变革，先进技术的广泛应用，促进了工作流技术在复杂企 业环境下的应用，也为工作流建模工作提出了许多新的要求。其中关键问题有： ( 1 ) 模型的表达能力：山于模型验证的困难，为减少算法的复杂性，经常需 要对模型做出约束和假设。而同时现代企业日益复杂的业务逻辑、不断变化企业组 织和巨大的企业规模都对工作流模型的描述能力提出了新的要求； ( 2 ) 模型的灵活性：过程模型的改动是不可避免的，但全部推翻重做与局部 的动态的修改相比差异是巨大的。孤立模型中容易变更的环节、限制变动的影响范 围是一个敏捷系统的首要任务之一： ( 3 ) 模型执行的敏捷性：高度动态的企业组织，不断调整的经营策略都需要 在模型中得到迅速的体现，以往常见的停机重构的处理方式对现在企业来说越来越 不可接受。运行时模型的改动和过程实例的单独修改也是模型需要解决的问题之 2 3 基于服务的过程模型 2 3 1 什么是服务 一个典型的业务环境中，服务意味着业务函数、业务事务和系统服务。从应用 华中科技大学硕士学位论文 程序的角度来看业务函数、业务事务和系统服务很像是调用应用程序的简单函数， 但是它们可能是作为自己的事务的上下文所包含的复合函数来实现的、系统函数是 能够从特定平台中抽象出来的广义函数。 也可以从应用程序的角度断言，所有的服务都是原子的，而与它是业务服务还 是系统服务无关。这仅仅是为了引入粒度这个重要的概念：将业务程序分解为服务 不仅仅是一个抽象的过程，它具有非常真实的现实含义。根据定义，服务可能是低 级( 细粒度的) 函数，也可能是复杂的高级( 租粒度的) 函数，并且在性能、灵活 性、可维护性和可重用性方面都有很现实的折衷选择。定义服务的过程通常在更火 的作用域( 应用程序框架的作用域) 内完成。这才是必须做的实际工作：也就是丌 发基于组件的应用程序框架，其中，服务定义为一组可重用的组件，而这些组件又 可以用来构建新的应用程序或集成现有的软件资产。 2 3 2 面向服务的体系结构 面向服务的体系结构( s o a ：s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ) 来源刁：早期的基 于构件的分布式计算方式，简单的说，s o a 是。种按需组织资源的系统结构i “”。 资源由网络中独立的服务提供者暴露出来，通过标准的途径访问，它关心有何种服 务可以利用、由谁提供、如何访问而不必关心服务的运行机制、实现逻辑等细节， 与传统的系统结构相比，面向服务的体系结构的配置更灵活，结构更松散。 s o a 的优势在于高可复用性、灵活性以及更好的扩展性和可重用性，这利- 体 系结构可以基于现有的系统投资来发展，而无需彻底重新创建系统。如果组织将) r 发力量集中在创建服