（计算机应用技术专业论文）在erp系统中工作流资源管理的研究与应用.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 资源管理一直以来是工作流管理不可或缺的一部分，而资源管理的好坏直接影响工 作流系统的效率。在传统工作流中，工作流管理系统总是通过一定的机制来调度工作流 资源，而忽视了工作流之间的资源约束关系，这就使得流程问的资源冲突不能得到有效 的控制和合理的协调。 一般来说，当流程间发生资源冲突对，传统方法都是通过流程实例前确定的固定优 先级来分配和协调，优先级高的流程实例最先获得资源使用权。但是随着工作流程的日 益复杂，资源调度也日趋复杂化，通过固定优先级来协调资源冲突已经不能解决复杂流 程问的资源调度问题，特别是流程和资源的信息都在不断地发生着变化，运用固定模式 来分配资源的方法缺乏灵活性，不符合资源优化的要求。 论文根据国内外对于资源调度和管理的研究现状，利用工作流管理系统的资源模 型，从实际系统的需求出发，给出一个基于规则的资源管理方法。该方法首先通过资源 的预分配，将任务使用资源的时间引入到资源模型中，在流程实例化之前，运用相关算 法，检测不同流程实例间的潜在资源冲突；同时提供一种基于规则的资源约束机制，运 用r c a 形式定义规则，在任务使用资源时，通过规则约束资源竞争。当发生资源冲突 时，资源管理器根据当时流程实例对资源的需求情况和资源的使用情况，运用高斯函数， 动态估算不同流程实例的优先级，然后根据这些估算值来重新分配资源的使用。最后将 该方法应用到实验室项目华福印染厂的生产管理系统中，改变了传统的由单一分配原则 或人为决定的资源调度机制。这样用户就可以根据系统的相关提示进行复杂流程间的资 源调度，使资源分配更加公平合理，从丽提高系统的效率。 关键词：资源管理：规则；r c a ；动态优先级 大连理工大学硕士学位论文 t h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fw o r k f l o wr e s o u r c e m a n a g e m e n ti ne r ps y s t e m a b s t r a c t r e s o u r c em a n a g e m e n th a sa l w a y sb e e na l li n t e g r a lp a r to ft h ew o r k f l o wm a n a g e m e n t , a n dr e s o u r c es c h e d u l i n gh a sad i r e c ti m p a c to nt h ee f f i c i e n c yo fw o r k f l o ws y s t e m i n t r a d i t i o n a lw o r k f l o ws y s t e m , w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma l w a y sm a k e su o fac e i t a i n m e c h a n i s mi nr e s o u r c 七s c h e d u l i n g ，a n di g n o r e sr e s o u r c ec o n s t r a i n t sb e t w e e nt h ew o r k f l o w s ， w l f i c hm a k e st h el f e s o u r e e $ c o n f l i c tc a n tb ec o n u o l l e d e f f e c t i v e l ya n dc o o r d i n a t e d r e a s o n a b l y g e n e r a l l ys p e a k i n g ，w h e nt h er e s o u r o ：sc o n f l i c th a p p e n e d ，i ta l l o c a t e dr e s o u r c eb yt h e f i x e dp f i o r i t ) ri nt r a d i t i o n a lm e t h o d ，p r o c e s si n s t a n c ew i t hh i g h - p r i o r i t yu s e dr e s o u r c e sf i r s t l y h o w e v e rw i t ht h ei n c r e a s i n gc o m p l e x i t yo ft h ew o r k f l o w , r e s o u r c es c h e d u l i n gh a sb e c o m e m o r ea n dm o r ec o m p l i c a t e d s i n c et h ei n f o r m a t i o no ft h ep r o c e s s e sa n dr e s o u r c e sa r e c o n s t a n t l yc h a n g e d , i tc a n ts o l v et h ep r o b l e mo fr e s o b r c os c h e d u l i n gb e t w e e nc o m p l e x p r o c e s s e su s i n gt h e 丘x e dp r i o r i t y i ti sl a c ko ff l e x i b i l i t yt oa l l o c a t er e s o u r c e a n dd o e s n t m e e tt h ed e m a n do f r e s o u r c e so p t i m i z a t i o n 1 1 1 ep a p e rs i l m m a r i z e st h es t u d ys i t u a t i o no fr e s o r l c 圮s c h e d u l i n g0 1 1a b r o a d , a n a l y s e s t h er e s o u r c em o d e lo f w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m a n dt h e ni no r d e rt om e e tt h ep r a c t i c a l n e e d , w ei n 打o d u c eam l e - b a s e dd y n a m i cr e s o u r c es c h e d u l i n gm e t h o d 1 1 l i sm e t h o df i r s t l y 啪 t h ep r e a l l o c a t i o no fr e s o u r c e s ，i n t r o d u c e st h eu s a g et i m eo fr e s o l l r c ei n t or e s o u i _ c em o d e l b e f o r et h ei n s t a n c eo f t h ep r o c e s s ，w ed e t e c tt h ep o t e n t i a lr g s o u r c ec o n f l i c t sb e t w e e nd i f f e r e n t w o r k f l o w sb yu s i n gr e l a t e da l g o r i t h m s f u r t h e r m o r e ，w ei n t r o d u c et h ec o n c e p to f r o l ea n du s e r c af o r m st od e f i n et h er u l e s w h e nt h er e s o u r c e sc o n f l i c th a p p e n s ，t h er e s o u n 七m a n a g e r c a l c u l a t e st h ep r o c e s sp r i o r i t yw i t ht h eg a u s s i a nf u n c t i o nd y n a m i c a l l ya n dc o n s t r a i n st h e r e s o u r c e sc o m p e t i t i o nw i 血r u l e s 耵屺m e t h o dr e a l l o c a t e sa n do p t i m i z e st h er e s o u r c e sb y c o m b i n i n gt h ep r o c e s s e sa n dr e s o u r c e si n f o r m a t i o ns ot h a ti tc a np r o v i d er e a l - t i m er e s o u r c e s c h e d u l i n gi n f o r m a t i o no nb u s i n e s sf l o w f i n a l l y , t h i sm e t h o di sa p p l i e dt ot h el a b o r a t o r y p r o j e c th u a f up r i n t i n g d y i n gl t d e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ( h f e r p ) i tc h a n g e st h e i r a d i t i o n a lm e c h a n i s mo fs i n g l ed i s t r i b u t i o no rh u m a nd e c i s i o ns ot h a tu s e rc o u l dm a k e r e s o u r c es c h e d u l i n ga c c o r d i n gt os y s t e ms u g g e s t e d ，a n di m p r o v e st h es y s t e mp e r f o r m a n c e k e yw o r d s ：r e s o u r c em a n a g e m e n t ：r u l e s ；r c a ：d y n a m i cp r i o r i t y i i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。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或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：绘埠国 日期：型：f z ：堡 大连理工大学硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版投使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工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，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名： 导师签名： 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 研究背景和现状 在知识经济时代，信息化成为全球经济发展的主导方向，中国企业为在国际竞争的 环境下求得生存和发展，必须树起管理信息化的旗帜。十六大报告进一步提出“走新型 工业化的道路，以信息化带动工业化”，无疑为企业管理信息化提供了新的契机。e r p ( e m e r p d s er e s o u r c ep l a n n i n g ，企业资源计划系统) 作为信息化管理的一个重要发展阶段， 是目前中国企业的首选。e r p 是通过信息技术等手段，实现企业内部资源共享和协同， 克服企业中的官僚制约，使得各业务无缝平滑地衔接，从而提高管理的效率和业务的精 确度，提高企业的盈利能力，降低交易成本【l 】。近几年来，越来越多的企业采用e r p 等 先进理念，提高企业的整体效率和市场竞争能力。 传统e r p 是一个面向功能的事务处理系统，它为业务人员提供了丰富的业务处理 功能，但是每个处理功能不是孤立的，它一定与其它部门、其它人、其它事务有关，这 就构成了一个业务流程。传统e r p 对每个业务流程缺乏有效的控制和管理，使得复杂 流程问的资源矛盾和资源冲突依然存在，特别是那些共享的可重用资源，如何协调和管 理这些资源对于系统效率的提高起到关键作用，所以这里引入工作流资源管理的技术， 通过对e r p 中各个业务流程的控制和管理，来协调各个业务流程间的资源矛盾。 对于工作流资源管理的研究重点是既要提高资源的利用率，又要确保工作流系统稳 定可靠。目前国内外学者提出一些方法，如基于网格计算的资源分配【2 】，基于线程的资 源分配( s m d 【3 】，预期代价的资源分配机$ ! 1 1 4 1 等，这些方法在确保工作流系统稳定的基础 上，一定程度上提高了资源的利用率。他们往往是将资源细分或者预期计算流程所需资 源，并根据资源使用的优先级，分配资源的使用，这样可以使多个流程实例串行的使用 某资源，减少了资源的空闲时间，提高资源的利用率。但是对于复杂的系统来说，每个 时刻都有多个流程在实例化，而每个流程实例对于资源的使用往往是在不断发生变化 的，同时有的任务一旦开始执行就不能被剥夺资源，所以一味根据固定的优先级来分配 资源，往往不能很好反映流程对资源的使用要求，缺乏灵活性，也很难提高整体系统的 性能。 1 2 研究目的和意义 伴随着经济的飞速发展，企业的规模在不断的壮大，企业信息化所需的软件复杂度 也在增加，业务流程也日益复杂化。传统的工作流资源分配也暴露出了很多问题，共享 资源分配缺乏一个有效的管理手段。一般来说，工作流系统资源管理的目的就是将有限 在e r p 系统中工作流资源管理的研究与应用 的资源分配给最合适的流程实例1 5 j 。目前对于资源分配的研究都是基于流程的资源使用 优先级，哪个流程的优先级高，哪个流程就先使用资源，但是这些优先级往往在流程实 例之初就确定了，随着流程实例地进行和不同新流程实例的投入运行，流程对资源的使 用优先级也在不断地发生着变化，同时很多时候流程对资源的使用优先级在流程实例化 时是不可预知的，目前只是为了限定流程执行的先后顺序，而人为地加以限定地的一个 值，所以这个优先级值不能准确地反映出流程对资源地需求情况，使得资源分配依旧不 合理，因此传统的固定优先级的方法不能从根本上解决复杂流程间的资源调度问题，在 复杂流程的系统中，资源调度需要一种新的方法来处理。 1 3 主要工作与创新 本文重点研究复杂流程间的资源调度，特别是在多个流程实例同一时刻竞争同一共 享资源时，如何合理地协调这些资源的使用是提高复杂系统的关键。 本文从工作流资源管理出发，分析共享资源模型，将流程实例使用资源的时间引入 资源模型中，同时给出基于规则的资源使用机制，通过资源的预分配，从宏观上调度资 源的分配，并运用规则约束资源的竞争。同时由资源管理器管理共享资源的竞争，当流 程对不可再分的共享资源使用发生冲突时，由管理器根据不同流程实例使用资源的情况 和资源的利用情况，动态估算资源的使用优先级，然后根据这些值来协调该资源的重分 配。它与传统的方法不同，体现在以下几个方面： ( 1 ) 资源的竞争由资源管理器来管理，当发生资源冲突时，由专门的控制工具和相 应的机制来管理。 ( 2 ) 通过资源的预分配，可以在流程实例化前，从宏观上协调资源分配。 ( 3 ) 给出基于规则的资源使用机制，并由规则约束资源竞争，同时这些规则可以动 态添加和删除，操作灵活。 ( 4 ) 资源优先级动态计算，并且这个值是实时根据流程信息和资源使用情况而得到 的，更能反映流程实例对资源的使用需求。 一2 大连理工大学硕士学位论文 2 工作流技术与e r p 的概述 2 1 工作流技术概述 2 1 1 工作流的起源和发展 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 序的活动而提出的个概念。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和管理，达到提高办事效率、降低生 产成本、提高企业的管理水平和核心竞争力嘲。 。 实际上，自从进入工业化时代以来，有关过程的组织管理和流程的优化工作就一直 在进行，这是企业管理的主要研究内容之一。8 0 年代初期在p c 机尚未作为信息处理工 具出现的时候，纸张是各行各业中进行日常业务活动所不可代替的载体，包括表单、文 件、信函、技术资料等在内的各类与企业密切相关的文档都是以纸张的形式在各个部门 之间进行传递的。这在信息的处理组织存储以及查询检索方面都是低效的，因此人们希 望出现一种物质化的、计算机化使能的工作环境。于是一些公司企业建立了自己专用的 或者可商品化的表单传递应用系统，通常运行在大型机或小型机上，用于实现日常表单 处理的电子化与自动化。这种系统可以看成是现代工作流管理系统的一个雏形。 8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等公司率先开拓了工作流产品市场，成为最早的 一批工作流产品供应商。他们把图像扫描、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，形成了一种全过程支持某些业务流程的集成化的 软件包，这便是早期的工作流管理系统。比较典型的有f i l e n e t 于1 9 8 4 年推出的w o r k f l o w b 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 。很显然，这种增值性质的集成 化软件系统为企业简化与重组自己的关键业务流程提供了一种非常合适的方案；而且， 由此还可以看出，工作流从最初的诞生之日起就是作为一种面向过程的系统集成技术而 出现的，只不过限于当时的计算机发展水平，它所集成的功能较为简单而已。 进入9 0 年代，随着计算机的普及、网络的延伸，现代企业的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、对日常业务活动 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的日益成熟，都说明了这样 一个事实：集中式信息处理的时代已经过去，实现大规模的异构分布式执行环境，使得 相互关联的任务离效运转并接受密切监督已成为一种趋势。在这种技术背景下，工作流 管理技术也由最初的无纸化办公环境转而成为同化企业复杂信息环境实现业务流程自 动执行的必要工具。这样的一个转变把工作流技术带入了一个崭新的发展阶段。 在e p , p 系统中工作流资源管理的研究与应用 工作流技术的标准化组织工作流管理联盟于1 9 9 3 年成立，它的成立标志着工 作流技术在计算机应用研究领域之中被明确的划分出了自己的一席之地，相应的概念与 术语也得到了人们的承认。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、 移动式计算i n t e m e t 服务等都被容纳到工作流管理系统之中。 2 1 2 工作流技术相关概念及关系 w f m c 认为工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，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传递、执行【7 】。 图2 1 给出了几个概念之间的相互关系嗍。 图2 1 工作流基本概念之间的关系 f i g 2 1t h er e l a t i o nb e t w e e nb a s i cc o n c e p t so f w o r k f l o w 业务流程( b u s i n e s sp r o c e s s ) ：在功能确定的组织结构中，能够实现业务目标和策略 的相互连接的过程和活动集。例如：公文处理过程、项目开发过程等。 活动( a c t i v i t y ) ：指的是工作流中的一个逻辑步骤或称环节。它包含的信息有：开始 和结束条件、可参与到此环节中的用户、完成此活动所需的应用程序或数据以及关于此 活动应如何完成的一些限制条件如时间上的限制等。 过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) ：过程定义即过程建模，它定义的是过程运行中涉及到 的各种参数。如业务过程的开始和终止条件、各个工作环节及相互之间的控制流动关系 4 大连理工大学硕士学位论文 等。由过程定义得到的不同的过程模型各有其不同的特点，一个好的模型应该有比较强 的描述能力、易于使用、易于修改以便能够适应不断变化的工作环境的要求。 过程，活动实例( p r o c e s s a c t i v i t yi n s t a n c e s ) 指的是某个工作流过程的一次执行。在 实例的执行过程中，w f m s 将解释相应的过程定义，生成有关的活动并根据过程定义中 的控制规则协调这些活动实例之间的顺序关系，同时根据数据流动关系的定义完成活动 实例之间的数据传送。一般情况下每一个活动实例都将表现为一个工作项( w o r ki t e m ， 它将由某个或某组用户负责完成) 。因此从用户的角度来说实例的执行实际上是由用户 调用相应的应用程序对他所涉及的那个环节有关的数据进行处理，处理完之后由w f m s 根据相应的结果决定激活后续的那个环节并生成相应的工作项，同时通知与此有关的那 些用户对之进行处理。由此依次反复进行，直至整个过程的完成。某个用户所负责的所 有工作项将构成其工作项列表( w o r kl i 哟。那些被称作是工作流应用数据的，其中有一 部分将同工作流过程定义一道用于控制工作流的执行。这部分数据一般被称作是工作流 相关数据。 工作流模型( w o r k f l o wm o d e l ) ：工作流模型是对工作流的抽象表示，也就是对企业 业务流程的抽象表示。工作流模型包括过程的开始和完成条件、构成过程的活动以及进 行活动问导航的规则、用户所需要完成的任务、可能被调用的应用、工作流的引用关系， 以及所有与工作流相关数据的定义。 2 1 3 工作流参考模型 工作流技术的应用，不论是从用户的角度来看，还是从开发者的角度来看，都需要 一个通用的标准，按照标准来决定一个工作流管理系统应该包含哪些组成部分，各部分 应提供哪些标准的服务。基于通用标准开发出来的工作流管理系统才能满足需求。在这 种背景下，1 9 9 4 年w f m c 发布t - r 作流参考模型( w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ) t g l ，它详 细描述了工作流系统的有关概念，并在此基础上给出了工作流管理系统的各主要组成部 分、各部分的功能及相互之间的接口，如图2 2 所示。 工作流参考模型中各组成部分满足了系统的体系结构中的功能要求，这里就不再赘 述，以下介绍工作流参考模型中涉及到的几种数据： ( 1 ) 工作流控制数据( w o r k f l o wc o n t r o ld a t a ) ：工作流执行服务工作流引擎通过内部 的工作流控制数据来辨别每个过程实例或活动实例的状态【1 0 1 。这些数据由工作流执行服 务i 作流引擎进行控制。用户、应用程序或其他的工作流执行服务3 2 作流引擎不能对 其直接进行读写操作，它们可以通过向工作流执行服务工作流引擎发送消息请求来获得 工作流控制数据的内容。 在e r p 系统中工作流资源管理的研究与应用 ( 2 ) 运行阶段的控制功能：在一定的运行环境下，执行工作流过程，并完成每个过 程中活动的排序和调度功能。运行阶段的控制功能相当于现实世界与模型世界的桥梁。 它解释已经创建好的工作流模型，即根据模型来调度一个过程中不同的任务并且激活相 应的人或应用程序。过程控制实际上由称为工作流引擎的软件模块来完成。 图2 2 工作流参考模型 f i g 2 2w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ( 3 ) 工作流应用数据( w o r k f l o wa p p l i c a t i o nd a t a ) ：这种数据是指那些由应用程序操 作的数据。它们是针对应用程序的，是企业完成具体的业务功能所需要的数据，如产品 结构数据、定单数据等。工作流管理系统无法也不需要对它们进行访问。 2 2 工作流管理系统概述 2 2 1 工作流管理系统的定义 工作流管理系统( w o r k _ f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) ：一种能定义、创建和管理 工作流执行的系统。就是将现实世界中的业务过程转化为某种计算机所能识别的形式表 大连理工大学硕士学位论文 示( 3 - 作流逻辑) ，并在此形式表示的驱动下完成工作流的执行和管理【1 1 1 。使用它可以充 分利用企业资源，有效地跟踪工作过程，提高工作过程定制的速度与质量。 通常工作流管理系统指运行在一个或多个称为工作流机的软件上的，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裂1 2 1 。在这里需要强调的是，工作流管理系统不是 企业的业务系统，在很大的程度上，工作流管理系统为企业的业务系统的运行提供一个 软件支撑环境，非常类似于单个计算机上的操作系统，只不过工作流管理系统支撑的范 围比较大、环境比较复杂而己，所以，也有人称工作流管理系统为业务操作系统( b u s i n e s s o p e r a t i o ns y s t e m ，b o s ) 。在工作流管理系统的支撑下，通过集成具体的业务应用软件 和操作人员的界面操作，才能够很好地完成对企业经营过程运行的支持。所以，工作流 管理系统在一个企业或部门的经营过程中的应用过程是一个业务应用软件系统的集成 与实施过程。 虽然不同的工作流管理系统具有不同的应用范围和不同的实施方式，但它们还是有 很多共同的特征。从比较高的层次来抽象地考察工作流管理系统，可以发现所有的工作 流管理系统都提供以下三种功能： ( 1 ) 建立阶段功能：主要考虑工作流过程和相关活动的定义和建模功能。在这个阶 段，利用一个或多个建模技术与工具，完成实际的经营过程到计算机可处理的形式化定 义的转化。 ( 2 ) 运行阶段的控制功能：在一定的运行环境下，执行工作流过程，并完成每个过 程中活动的排序和调度功能。运行阶段的控制功能相当于现实世界与模型世界的桥梁。 它解释已经创建好的工作流模型，即根据模型来调度一个过程中不同的任务并且激活相 应的人或应用程序。过程控制实际上由称为工作流引擎的软件模块来完成 ( 3 ) 运行阶段的人机交互功能：实现各种活动执行过程中用户与应用程序之间的交 互。一个过程的任务通常是由参与人员通过使用一定的应用程序( 如报表生成器) 或者涉 及信息处理操作( 比如录入一些数据) 。如果要在不同的任务之间传送控制信息以及其它 数据，或者要激活某个应用程序，就必须不断的与过程控制软件交互。 工作流技术并非强调业务过程的全面自动化和完全不需要人的参与，而是将重点放 在对工作流中任务的自动跟踪与监控，并对任务执行的条件和任务间的信息流进行明确 的定义，从而实现业务过程的高效运转，并能够在最大程度上实现业务过程的应用。工 作流技术能够支持企业实现“在适当的时间把适当的信息传递给适当的人”的要求。另 外，工作流管理实现了业务逻辑和应用逻辑的分离，这种分离使得两种逻辑可以独立修 改，而且同一个任务逻辑也能够在不同的过程逻辑中实现重用【1 3 】。 在e r p 系统中工作流资源管理的研究与应用 图2 3 给出了工作流管理系统三个主要功能之间的关系。 图2 3 工作流管理系统三个主要功能之间的关系 f i g 2 3r e l a t i o no f t h r e ep d m a r yf u a c t i o n so f w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m 2 2 2 工作流执行服务和工作流引擎 工作流执行服务是工作流系统的核心。实际上它是企业经营过程的任务调度器，在 某种程度上还是企业资源分配器。在采用工作流技术支持经过程运行的企业中，工作流 执行服务可以看成企业的业务操作系绀1 4 l 。企业的业务过程在它的管理、监控和调度下 执行，因此，工作流执行服务系统的性能和可靠性就直接决定了经营过程的运行效率和 安全性。工作流执行服务有一个或多个工作流引擎( w o r k f l o we n g i n e ) 组成，它提供了过 程实例执行的运行环境，主要完成以下功能： ( 1 ) 实例化及执行过程模型：解释经营过程的过程定义，根据过程执行需要的初始 条件和执行参数生成过程实例，运行过程实例并管理其运行过程。这里需要指出的是， 一个过程模型实际就是经营过程的一个模板，它可以被执行多次，也可以有多个有关这 个过程模型的实例在同时运行。如发文处理时，发文单处理过程，每当来了一个新的法 文单时，它都启动一个新的工作流程，只不过每个流程处理的发文单不同而已。因此， 运行多个发文单处理过程模型的实力意味着有多个发文单在被处理。 ( 2 ) 为过程和活动的执行进行导航：根据过程定义和工作流相关数据，为过程实例 的运行进行导航【1 5 】。如根据过程的进入合推出的条件启动和终止一个过程实例；根据活 大连理工大学硕七学位论文 动之间的关联和活动的执行条件，决定并行或串行执行后续活动；给用户提供需要操作 的工作流任务向信息；或者根据所需激活的应用程序信息启动相应的应用程序等。 ( 3 ) 与外部资源交互完成各项活动：工作流执行服务通过两种途径完成与外部资源 和用户的交互：客户应用接口和直接调用应用接口方式。对于客户应用方式，工作流引 擎通过任务项列表供用户进行选择，并记录监督工作项的完成情况。由用户完成任务项 列表管理器提供的任务项列表中选择相应的任务项，并在需要的时候调用应用工具完成 相应任务的执行，在任务执行完成后，用户需要修改相关任务项的状态，如置完成标志， 供任务项列表管理器使用。这些通过任务项列表任务管理器分发并管理的，需要用户操 作的活动，对应于工作流管理系统中用户手工完成的活动( 非自动化活动) ，如在完成对 一个产品招标书的评审后，由业务员向供应商发出竟标成功的通知，并与供应商签订供 货合同。 对于直接由工作流引擎启动的活动，由工作流引擎直接调用相应的应用来完成，这 些自动执行的应用同样需要将合适的预定义好的应用执行完成情况反馈给工作流引擎。 工作流引擎自动调用的应用主要是针对基于服务器的无需用户参与的应用，即自动化活 动1 1 6 j 。如公文件签发完成后，公文档的自动归档。 ( 4 ) 维护工作流控制数据和工作流相关数据：工作流在执行过程中要维护不同过程 和活动实例的内部状态信息，以及用于协调和恢复的各种检查数据和恢复重起信息，还 包括用户传送的必要的相关数据。 工作流引擎是工作流管理系统的核心。它是企业经营过程的任务调度器，并且在某 种程度上还是企业资源分配器。企业的业务过程在它的管理、监控和调度下运行。因此 工作流引擎系统的性能和可靠性就直接决定了企业经营过程的运行效率和安全性，它提 供了过程实例执行的运行环境。工作流引擎对过程定义进行解释；控制过程实例的创建、 激活、挂起、终止，负责过程实例状态的转换；控制活动实例间的转换，对工作流的执 行进行导航，包括串行或并行的操作、工作流相关数据的解释；控制、管理和监督工作 流过程实例和活动实例的执行；维护工作流相关数据和控制数据；调用外部应用程序。 过程建模和工作流引擎是工作流管理系统的两个最主要功能模块。过程建模的结果 是过程定义，一个过程定义实际是企业经营过程的一个模板，它可以被反复执行，可以 有多个有关这个过程模型的实例在同时运行。例如订单处理过程，每当来一个新的订单 时，它都启动一个新的工作流流程，只不过每个流程处理的订单不同而已。既然过程定 义可以被多次执行，很明显，实际执行的内容是过程定义里的每个活动。这里把过程定 义和其中的活动及连接器统称为模板，模板被启动执行时，创建对应的实例，所以实例 是模板的运行时的反映。 9 一 在e r p 系统中工作流资源管理的研究与应用 2 3e r p 与工作流管理 2 3 1e r p 概述 e r p ( 企业资源计划，e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) ，可以从管理思想、软件产品、 管理系统三个层次给出它的定义1 1 7 1 ： ( 1 ) e r p 是由美国著名的计算机技术咨询和评估集团g a r t e rg r o u pi n e 提出的一整套 企业管理系统体系标准，其实质是在制造资源计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sp l a n n i n g ， m r p i i ”) 基础上进一步发展而成的面向供应链( s u p p l yc h a i n ) 的管理思想； ( 2 ) e r p 是综合应用了客户机服务器体系、关系数据库结构、面向对象技术、图形 用户界面t 第四代语言( 4 g l ) 、网络通讯等信息产业成果，以e r p 管理思想为灵魂的软 件产品； ( 3 ) e r p 是整合了企业管理理念、业务流程、基础数据、人力物力、计算机硬件和 软件于一体的企业资源管理系统。 对于企业来说，e r p 就是一个有效地组织、计划和实施企业的“人”、“财”、“物” 管理的系统，它依靠i t 的技术和手段以保证其信息的集成性、实时性和统一性。其发 展过程如图2 4 所示，大致可以分为以下几个阶段i l 卅： 第一阶段：m r p ( m a t e r i a lr e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ) 的产生。1 8 世纪工业革命后，人类 进入工业经济时代，社会经济的主体是制造业。工业经济时代竞争的特点就是产品生产 成本上的竞争，规模化大生产( m a s sp r o d u c t i o n ) 是降低生产成本的有效方式。由于生产 的发展和技术的进步，大生产给制造业带来了许多困难，主要表现在；( 1 ) 生产所需的 原材料不能准时供应或供应不足；( 2 ) 零部件生产不配套，且积压严重；( 3 ) 产品生产 周期过长和难以控制，劳动生产率下降；( 4 ) 资金积压严重，周转期长，资金使用效率 降低；( 5 ) 市场和客户需求的变化，使得企业经营计划难以适应。总之，降低成本的主 要矛盾就是要解决库存积压与短缺问题。 为了解决这个关键问题，1 9 5 7 年，美国生产与库存控制协会( a m e r i c a np r o d u c t i o na n d i n v e n t o r yc o n t r o ls o c i e t y ) 成立，开始进行生产与库存控制方面的研究与理论传播。随着 六十年代计算机的商业化应用开始，第一套物料需求计划m r p 软件面世并应用于企业 物料管理工作中。在7 0 年代，人们在此基础上，一方面把生产能力作业计划，车间作 业计划和采购作业计划纳入m r p 中，同时在计划执行过程中，加入来自车间、供应商 和计划人员的反馈信息，并利用这些信息进行计划的平衡调整，从而围绕着物料需求计 划，使生产的全过程形成一个统一的闭环系统，这就是由早期的m r p 发展而来的闭环 大连理工大学硕士学位论文 式m r p ，闭环式m r p 将物料需求按周甚至按天进行分解，使得m r p 成为一个实际的 计划系统和工具，而不仅仅是一个订货系统，这是企业物流管理重大发展。 第二阶段：m r p i i ( m a r u f a c t u r i n gr e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ) 的产生。闭环m r p 系统的 出现，使生产计划方面的各种子系统得到了统一。只要主生产计划( m p s ) 真正制订好， 那么闭环m r p 系统就能够很好运行。但这还不够，因为在企业的管理中，生产管理只 是一个方面，它所涉及的是物流，而与物流密切相关的还有资金流。这在许多企业中是 由财会入员另行管理的，这就造成了数据的重复录入与存贮，甚至造成数据的不一致性。 降低了效率，浪费了资源。于是人们想到，应该建立一个一体化的管理系统，去掉不必 要的重复性工作，减少数据间的不一致性现象和提高工作效率。实现资金流与物流的统 一管理，要求把财务子系统与生产子系统结合到一起，形成一个系统整体，这使得闭环 m r p 向m r p i i 前进了一大步。最终，在八十年代，人们把制造、财务、销售、采购、 工程技术等各个子系统集成为一个一体化的系统，并称为制造资源计划系统，英文缩写 还是m r p ，为了区别物料需求计划系统( 亦缩写为m 而记为m r p i i 。m r p i i 可在周 密的计划下有效地利用各种制造资源、控制资金占用、缩短生产周期、降低成本，但它 仅仅局限于企业内部物流、资金流和信息流的管理。它最显著的效果是减少库存量和减 少物料短缺现象。 2 0 世纪7 0 年代m r p 物料、资源计划 上 2 0 世纪8 0 年代m r p 面向企业物料、资金信息集成 6 上 i2 0 世纪9 0 年代e r p 面向供应链需求、制造、供应等市场信息集成 上 2 1 世纪e r p i i 协同商务 图2 4e r p 发展过程图 f i g 2 4e r pd e v e l o p m e n tp l a n 第三阶段：e r p 的产生。到9 0 年代中后期，现实社会开始发生革命性变化，即从 工业经济时代开始步入知识经济时代，企业所处的时代背景与竞争环境发生了很大变 化，e r p 系统就是在这种时代背景下面世的。在e r p 系统设计中考虑到仅靠自己企业 在e r p 系统中工作流资源管理的研究与应用 的资源不可能有效地参与市场竞争，还必须把经营过程中的有关各方如供应商、制造工 厂、分销网络、客户等纳入一个紧密的供应链中，才能有效地安排企业的产、供、销活 动，满足企业利用一切市场资源快速高效地进行生产经营的需求，以期进一步提高效率 和在市场上获得竞争优势；同时也考虑了企业为了适应市场需求变化，不仅组织“大批 量生产”，还要组织“多品种小批量生产”。在这两种情况并存时，需要用不同的方法 来制定计划。为了适应以“顾客、竞争和变化”为特征的外部环境，企业必须要进行管 理思想上的革命( r e v o l u t i o n ) 、管理模式与业务流程上的重组( r e e n g i n e e r i n g ) 、管理手段 上的更新( r e f o r m ) ( 汉普公司称之为3 r ) ，从而在全球范围内引发了一场以业务流程重组 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 ) 为主要内容的管理模式革命和以e r p 系统应用为 主体的管理手段革命。 e r p 的核心管理思想就是实现对整个供应链和企业的有效管理、主要体现在以下三 个方面【1 9 1 ： ( 1 ) 对整个供应链资源进行管理 在知识经济时代仅靠企业自身的资源已经不可能满足市场竞争的需要，还必须把经 营过程中的有关各方纳入一个紧密的供应链中，才能有效地安排企业的产、供、销活动， 满足企业利用全社会一切市场资源快速高效进行生产经营的需求。e r p 系统实现了对整 个企业供应链的管理，适应了企业在知识经济时代市场竞争的需要。 ( 2 ) 体现精益生产、同步工程和敏捷制造的思想 e r p 系统支持对混合型生产方式的管理，其管理思想表现在两个方面：其一是“精 益生产l p ”思想，即企业按大规模生产方式组织生产时，把客户、销售代理商、供应 商、协作单位纳入生产体系，企业同其销售代理、客户和供应商的关系，已不再简单地 是业务往来关系，而是利益共享的合作伙伴关系，这种合作伙伴关系组成了一个企业的 供应链。其二是“敏捷制造”思想。当市场发生变化，企业遇有特定的市场和产品需求 时，企业的基本合作伙伴不一定能满足新产品开发生产的要求，这时，企业会组织一个 由特定的供应商和销售渠道组成的短期或一次性供应链，形成“虚拟工厂”，把供应和 协作单位看成是企业的一个组成部分，运用“同步工种s e ”组织生产，用最短的时问 将新产品打入市场，时刻保持产品的高质量，多样化和灵活性。 ( 3 ) 体现事先计划与事中控制的思想 e r p 系统中的计划体系主要包括：主生产计划、物料需求计划、能力计划、采购计 划、销售执行计划、利润计划、财务预算和人力资源计划等，而且这些计划功能与价值 控制功能已完全集成到整个供应链系统中，所以e r p 系统中完全体现了事先计划与事 中控制的思想。 大连理丁：大学硕士学位论文 色3 2e r p 与工作流管理系统 企业资源规划( e r p ) 是目前国内企业信息化的一个重点，也是一个难点。一方面国 内企业为了适应贸易全球化的影响需要对原有的各个部门进行业务流程重组：另一方 面，企业也迫切需要一种有效的手段来解决各部门之间信息沟通，避免“信息孤岛”的 出现，进而使企业成为一个有机的整体在“一个计划”的指导下完成销售、生产等诸多 活动。 目前国内外针对工作流技术的研究非常活跃。工作流建模、工作流安全管理工作流 实例迁移和协同工作流等已成为该领域的研究热点。工作流管理已在电子商务，电子政 务以及企业信息化等领域得到了广泛应用。a a l s t 等在工作流建模、b e r t i n o 和a t l u r i 等 在工作流安全及授权、c a s a t i 等在工作流变更和实例迁移、g r a s s o 和a a l s t 等在协同工 作流