（计算机应用技术专业论文）基于bpel4ws的流程编辑及仿真工具的设计与实现.pdf

摘要 摘要 面对当前动态多变的市场，企业之间的竞争也由过去的局部竞争演变成全球 范围内的竞争如何敏捷地利用技术提供的可能性及时抓住市场对新产品需求的 机遇，快速开发新产品，已成为赢得竞争的最重要的手段。工作流将应用逻辑和 过程逻辑分离，可以不修改具体功能实现而只修改过程模型来改变系统功能，从 而快速实现对企业信息、应用工具和人的合理组织。 技术迅猛发展，工作流产品和技术也在不断的发展和变化。但是纵览目前的 工作流技术，仍然有一些明显的缺陷，主要表现在各个开发商的工作流产品不能 互操作，对异构的分布环境支持不足，以及缺乏一个统一的规范。 w e bs e r v i c e s 体系架构基于删l 和s o a p 协议，使得定义和实现工作流变得非 常自然和方便，w e bs e r v i c e s 是建立可互操作的分布式应用程序的新技术。w e b s e r v i c e s 是一套新的技术标准，它定义了应用程序如何在w e b 上实现互操作性 开发人员可以用任何语言，在任何平台上写w e bs e r v i c e s ，只要通过w e bs e r v i c e s 可以对这些服务进行查询和访问。本文采用的b p e l 4 w s ( 简称b p e l ) 正是基于w e b s e r v i c e s 的一种工作流描述语言b p e l 是i 酬、m i c r o s o f t 和b e a 联合提出了有 关w e b 服务集成的新规范基于w e b 服务的业务流程执行语言。 首先，论文分析了b p e i _ a w s 和现有的主流w e b 服务流程描述语言，讨论了 基于b p e l l w s 的工作流模型 然后，论文介绍了工作流设计器的体系结构，给出了各个功能模块的具体实 现系统提供了一个可视化的流程编辑平台，实现了将图形化的流程描述自动转 换为符合b p e l 4 w s l 1 规范的b p e l 文件的功能，为创建和编辑w s d l 文件提供 了一个可视化的向导编辑环境另外，系统还实现了模型检查和流程仿真处理功 能，并能够方便地将整个流程部署到流程引擎中。 最后，通过应用案例演示了如何使用该工作流设计器，以及如何使用仿真功 能进行流程验证，借此展示了系统的实用性与易用性。 关键词：工作流，b p e l 4 w s ，w e b 服务，仿真 a b s t r a c t f a c e dw i t ht h ed i v c m i t yo fc u r r e n tm a r k e t ，t h ec o m p e t i t i o n sa m o n gt h ee n t e r p r i s e s h a v ee x p e n d e dt og i o b a ls i z e h o wt ot a k ea d v a n t a g eo fa d v a n c e dt e c h n o l o g ya n ds e r e t h ec h a n c et od e v e l o pn e w p r o d u c t sh a sb e c o m et h ek e yp o i n tt ow i nt h eg a r u e t h e a p p l i e dl o g i cc a nb es e p a r a t e df r o mt h ep r o c e d u r el o g i cb yt h ew o r k f l o w a n dt h e f a c i l i t yo fas y s t e mc a nb er e f i n e de a s i l yb ym e r e l yc h a n g i n gt h ep r o c e d u r em o d e lw h j l e t h ei m p l e m e n t a t i o nc a nb ek e p tu n c h a n g e d s ot h eq u i c kr e s p o n s et or e a s o n a b l y o r g a n i z et h ee m e r p f i s ei n f o r m a t i o n ，a p p l i c a t i o nt o o l sa n dh u m a nr e s o u r c e sa r ep r o v i d e d b yt h ea b o v em e a s u r e m e n t s w i t ht h eh i g h s p e e dd e v e l o p m e n to fi tt e c h n o l o g y , t h ew o r k f l o wp r o d u c t sa n d t e c h n o l o g yk c c p 铲o w i n ga n di m p r o v i n g h o w e v e r t h e r ea r es t i l ls o m eo b v i o u s d r a w b a c k si nt h ec u r r e n tw o r k f l o wt e c h n o l o g y s u c ha s , d i f f e r e n tw o r k f l o wp r o d u c t s p r o v i d e db yd i f f e r e n td e v e l o p e r sc a n n o ti n t e r o p e r a t e ，i n a d e q u a t es u p p o r tt ot h e d i s t n b u t e de n v i r o n m e n tw i t hd i f f e r e n ta r c h i t e c t u r ea n dl a c ko fa nu n i f o r ms p e c i f i c a t i o n w e bs e r v i c e sa r c h i t e c t u r eb a s e do nx m la n ds o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s s p r o t o c 0 1 ) i tm a k e st h ew o r k f l o w sd e f i n i t i o na n di m p l e m e n t a t i o no fw o r k f l o wv e r y i n a r t i f i n i a la n dc o n v e n i e n t w e bs e r v i c e si san e wt e c h n o l o g y , w h i c hc a nb eu s e dt o d e v e l o pai n t e r o p e m f i n g , d i s t r i b u t e da p p l i c a t i o ns y s t e me f f e c t i v e l y w e bs e r v i c e si sa s e r i a lo ft e c h n o l o g yc r i t e r i o n , w h i c hd e f i n eh o wt oi n t e r - o p e r a t eo nw e b i t 啪b e d e v e l o p e db ya n yl a n g u a g ea n de x e c u t eo na n yp l a t f o r mw h e nt h es e r v i c ec a l lb e q 圳i d c da n di n v o k e dv i aw e bs e r v i c e s t h eb p e l 4 w s ( b u s m e 鼹p r o c e s se x e c u t i o n l a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ) d i s c u s s e di sa w o r k f l o wd e s c r i p t i o nl a n g u a g eb a s e do nw e b s e r v i c e s b p e li san 删s p e c i f i c a t i o na b o u tw e bs e r v i c e si n t e g r a t i o n , w h i c hi s p u b l i s h e db ym m m i c r o s o f ta n db e a e t c f i r s t l y , b p e l 4 w sa n do t h e rp o p u l a rw o r k f l o wd e s c r i p t i o nl a n g u a g e sa r ea n a l y z e d t h e nt h em o d u l e so ft h ew o r k f l o ws y s t e mb a s e do nb p e l 4 w su r ed i s c u s s e d f u r t h e r m o r e t h ea r c h i t e c t u r eo ft h ew o r h q o wd e s i g n e ri si n t r o d u c e da n dt h e i m p l e m e n t a t i o no fa l lt h em o d u l e si sg i v e no u t av i s i b l ed e s i g np l a t f o r mi sp r o v i d e d , w h i c h 啪g e n e r a t eb p e l d o c u m e n ta u t o m a t i c a l l ya c c o r d i n gt ot h eg r a p h i cd e s c r i p t i o n m o r e o v e r , av i s i b l ee n v i r o n m e n tf o rc r e a t i n ga n de d i t i n gw s d lf i l e si sa l s op r o v i d e d b e s i d et h i s ，t h ef u n c t i o n so fm o d e l c h e c k i n ga n dw o r k f l o ws i m u l a t i o na r ei m p l e m e m e d i nt h cs y s t e m c o n s e q u e n t l y , t h ef l o wa l s oc a nb ed e p l o y e do nt h es e r v e rc o n v e n i e n t l y f i n a l l y , a na p p l i c a t i o nc a s ei sp r e s e n t e dt os h o wh o wt ou s et h ew o r k f l o wd e s i g n e r , a n dh o wt ol 娣t h es h n u l a t i o nf u n c t i o nt ov e r i f yt h ew o r k f l o w i ti ss h o w nt h a tt h e s y s t e mi sp r a c t i c a la n dc o n v e n i e n t k e yw o r d s ：w o r k f l o w , b p e l 4 w s ，w e bs e r v i c e s ，s i m u l a t i o n i l l 缩略语 b p e l b p e l 4 w s b p m l b p m i b p s s b s c o r b a c s j 2 s d k j m ) ( j v m m v c s o a s o a p u d d i w f m s w f 4 e m w 伊d w f m c w s d l w s f l ) ( p d l 缩略语 b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g e b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e b 翻州c e s b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n gl a n g u a g e b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n ti n i t i a t i v e b u s i n e s sp r o c e s ss p e c i f i c a t i o ns c h e m a b r o w s c r s e r v e r 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 c l i e n t s e r v e r j a v ap l a t f o r m2s t a n d a r dd e v e l o p m e n tk i t s j a v am a n a g e m e n te x t e n s i o n j a v av h - t u a lm a c h i n e m o d e lv i e wc o n 缸d n e r s e r v i c e s o r i e n t e da r c h i t e c t u r e s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l 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 w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m w o r k f l o wf o re n t e r p r i s ei n t e g r a t e db u s h e s s w o r k f l o wp r o c e s sd e s i g n e r 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 e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e w e bs e r v i c e sf l o wl a n g u a g e x m l p r o c e s s i n gd e s c r i p t i o nl a n g u a g e i v 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 作及取得的研究成果。据我所知，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过的研究成果，也不包含 为获得电子科技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。 签名：日期：矽吃乐，月，扩日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 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。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签 日期： 第一章引言 1 1 研究背景 第一章引言 工作流管理技术作为上世纪9 0 年代新兴的企业信息化技术，在企业的业务流 程管理领域获得了广泛的应用。然而，随着i n t e m e t 技术的飞速发展和全球经济一 体化的趋势，企业对工作流管理技术有了新的要求。由于在i n t e m e t 上开展电子商 务的廉价与方便，促进了企业之间的交流，扩大了企业的视野，使企业有更多的 机会来选择合作伙伴，因此企业合作伙伴之间从传统的具有长久的良好合作关系 到企业合作伙伴之间的更动态和松散的关系，这就是所谓的动态电子商务。在这 种动态电子商务环境下，工作流系统由于缺乏柔性、不能及时响应变化等缺点， 使其显然不能满足现代企业业务流程管理的要求。 w e b 服务技术的出现为解决应用间的互操作问题提供了一种有效的手段，而 传统的工作流技术则在一定程度上解决了业务系统对敏捷性的需求。并已得到非 常广泛的应用。 在提高业务系统间的互操作性方面，w e b 服务作为一种在i n t e m e t 上共享数据 和功能的新手段，通过使用超文本传输协议( h r r p ) 、可扩展标记语言( e x t e n s i b l e m a r k u pl a n g u a g e ，简称x m l ) 等标准的互联网协议在计算机系统之间进行通信， 将软件功能表现在i n t r a n e t 或i n t e r a c t 上。在w e b 服务的体系中，软件应用被分割 为高内聚、松祸合的单项服务，它不依赖于特定的硬件、操作系统和编程环境， 因此企业可以以w e b 服务的方式发布自己的业务应用，供企业的客户、供应商和 合作伙伴访问。这些服务从本质上讲是放置于w e b 站点上的可重用功能组件，可 以分散于w e b 的各个地方，通过互相调用来协同完成业务活动。由于w e b 服务具 有组件化、开放性、面向i n t e r a c t 和基于标准化的接口等特点，可以很好的适应企 业系统间的分布性和异构性。 在提高业务系统的敏捷性方面，以工作流技术作为核心开发的业务管理系统 具有高度的灵活性，可以按照企业的具体需求，快速灵活地生成应用软件系统， 并且在客户业务过程发生变化时，迅速地进行重组以满足客户需要。它提供对业 务过程进行定义的工具，能够在分析业务过程的基础上对已定义业务过程的具体 实施提供自动化支持。工作流系统的核心是实现业务规则与控制机制的分离。业 电子科技大学硕士学位论文 务规则通过一定的流程描述语言表达，而控制机制则由工作流引擎集中实现。流 程定义工具是工作流系统的重要组成部分，其作用是工作人员通过流程定义工具 来分析、绘制、描述并记录业务过程，准确、快捷地生成一个能被工作流引擎动 态解释的过程定义。 针对新的应用特点，为更好地满足应用系统的需求，通过将w e b 服务技术和 工作流技术相融合的组合w e b 服务技术( w e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n ，也称w e b 服 务工作流技术，即w e bs e r v i c e sw o r k f l o w ) 为构建基于i n t e r n e t 的企业业务系统提 供了一个全新的思路。w e b 服务提供了一种面向i n t e m e t 应用的标准基础构造模块 ( b u i l d i n gb l o c k s ) ，用来有效地封装业务功能。而基于w e b 服务的工作流技术则 利用w e b 服务这一标准形式封装分布、异构、自治的业务功能，在此基础上通过 一定的建模手段对业务流程进行绘制，把企业内或企业间的一系列业务统一表现 为w e b 服务的业务活动，并按特定应用需求组成一定的执行序列，形成计算机可 识别的业务流程定义。最后，再由执行引擎依据业务流程描述规范解释、执行所 得到的业务流程。随着w e b 服务技术在企业信息系统中逐步得到广泛应用，w e b 服务工作流技术已经成为w e b 服务技术的研究热点和重要应用方向。 1 2 国内外研究水平和现状 工作流管理的概念早在很多年以前就已提出，但是由于当时计算机技术发展 的限制，一直未能得到充分发展。直到最近几年，随着计算机技术和网络技术的 迅猛发展，以及伴随着市场竞争的加剧，企业对提高生产质量、缩短生产周期等 的强烈要求，使得工作流管理成为企业界和学术界研究的热门。在世界各地，特 别是在欧洲和北美，涌现出许多有关工作流研究的公司和组织，而功能各异的工 作流管理产品更是多以百计。工作流管理的研究之所以如此受人青睐，主要有两 方面的原因：从技术角度看，它集成了来自计算机科学和管理科学各个领域的原 理、方法和技术，其中包括数据库管理、异构分布计算、系统集成和业务重组等， 集成不同领域的概念的确具有很大的挑战性；从应用角度看，工作流系统的可扩 展、高性能、可管理、可使用、安全性都有很大的市场需求，高性能的w f m s 能 大幅度地提高企业的竞争能力，企业可获得相当可观的利润回报。工作流管理不 仅可以广泛应用在银行、保险、法律以及行政机关等办公自动化领域，而且也同 样适用于软件开发过程管理以及工业界和制造领域，种种迹象表明工作流管理将 会对下一代的信息系统产生重大影响。 2 第一章引言 近年来，在工作流理论与实施技术方面，研究的主要内容包括以下八点： 工作流管理系统体系结构的研究；工作流模型与工作流定义语言研究；工作 流的事务特性，即研究如何实现高级事务处理技术与工作流管理技术的结合，用 定义良好的模型语义与恢复机制来提高工作流系统的正确性与可靠性，从而能够 更好地支持企业复杂的业务过程；工作流实现技术：包括面向对象技术、异构 分布式计算技术、图形化用户界面、消息通讯，数据库、v o n w 等在内的与工作 流系统设计有关的各项技术及方法；工作流的仿真与分析方法；基于工作流 的应用集成与互操作技术，即研究异构应用系统的集成以及不同工作流系统之间 的互操作问题；工作流与经营过程重组( b p r ) ，即研究如何通过工作流系统的 实施来支持企业快速高效地实现经营过程重组；工作流技术的其他应用：研究 如何将工作流技术在不同的领域进行应用，包括在c i m s 中的应用f n 。 由此，工作流技术得到长足的发展。成立于1 9 9 3 年8 月的工作流管理联盟 ( w o d d l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ) ，是一个非赢利性的国际性的标准化组织，成 员包括工作流产品的供应者、应用者、有关大学、研究机构和个人。该组织颁布 了一系列工作流产品标准，包括工作流参考模型、工作流术语表、工作流管理系 统各部分问接口规格、工作流产品的互操作性标准等。这些举措加速了工作流技 术的商品化。目前已经有相当数量的开发商已经研究和开发了符合上述规范的工 作流产品，企业应用的实际效果也比较成功，从而进一步刺激了企业对工作流管 理的热情，使工作流产品显示出良好的发展趋势。诸如i - i p 、m m 、m i c r o s o f t 、o r a c l e 、 b e a 、p e o p l e s o f t 、s a p 、x e r o x 等公司均是w f m c 的基金成员，同时这些公司也 都有自己的工作流产品或相关产品，由此可见国外公司对工作流研究的重视。 近年来，工作流在国内发展相当迅猛，许多公司、科研单位、开源组织和个 人均在从事工作流的研究和开发工作。不过，虽然现在很多公司都推出自己的工 作流产品，但专注于工作流的还是比较少。目前，国内比较专注于工作流的公司 和产品有：西安协同数码的s y n c h r o h o w ；上海东兰的h v e f l o w ；杭州信雅达的 s u n f l o w 等。但从总体上来说国内工作流产品还是处于萌芽阶段，其可靠性、稳定 性、开放性及标准化方面都还有待提高。总之，可供选择的符合中国企业实际需 求而又遵循标准化的产品实在太少。 1 3 课题来源和研究内容 本课题以电子科技大学开放系统实验室与四川托日信息工程有限责任公司合 3 电子科技大学硕士学位论文 作开发的企业综合业务系统基础平台工作流系统( e i b s p ) 作为项目背景， 旨在跟踪国内外工作流技术的发展动态，遵从业界规范( 主要包括b p e l 4 w s ， w e bs e r v i c e s ，j m x ) ，开发开放式企业业务支撑平台。该平台是由三个核心子系统 ( 可视化工作流建模及仿真子系统、工作流引擎子系统和扩展管理子系统) 的支 撑，运行在应用服务器之上，企业级应用程序之下的一个中间件服务平台。平台 将提供一套良好的访问和管理系统的a p i 组件，以便用户程序可以采用b s 方式 和c s 两种方式调用系统平台。系统平台采用了目前业界备受推崇的s o a 架构进 行设计，从而保证系统能够向企业级应用提供良好的松散耦合性，满足企业业务 的快速变化。 该项目主要是开发基础平台软件，为企业综合业务系统提供支撑服务，其主 要目的是： 1 ) 开发基础平台软件，满足企业综合业务系统的开发和运行； 2 ) 支持业务流程定义，适应业务逻辑的变化； 3 ) 系统具有开放性和可扩展性( 引入s o a 系统架构) ； 4 ) 系统具有稳定性和可靠性。 b p e l 4 w s 具有良好的应用前景，而当前国内对b p e i a w s 的研究尚少，本文 的研究工作具有一定的前瞻性。 在导师的细心指导下，在该项目期间作者完成了以下工作： 阅读并分析了大量有关工作流技术的资料及相关学术论文，对工作流技术的 概念、特点进行详细的讨论和分析；总结归纳了若干开源的工作流项目，基于对 企业综合业务系统基础平台工作流系统的要求，确立了b p e i a w s 工作 流可视化流程编辑及仿真工具的技术框架和实现思路；设计并实现一个能够支持 b p e i a w s 规范的可视化的工作流编辑及仿真的工具。 本文的研究工作包括以下几方面： 1 ) 对b p e l 4 w s 和目前主流的基于w e b 服务的流程描述语言进行研究、分析 和比较； 2 ) 分析了基于b p e i a w s 的工作流设计器的功能需求，设计并实现了一个可 视化的b p e l 4 w s 工作流编辑工具。该工具支持基于b p e i a w s 的流程描 述，支持流程模型检查和流程仿真； 3 ) 通过具体应用案例演示了该设计器的工作过程，展示了本系统的实用性与 易用性。 4 第一章引言 1 4 论文的组织结构 本文共分七章，具体的内容组织如下： 第一章：引言。给出课题的研究背景，提出论文的目标与主要内容。 第二章：工作流技术概述。介绍工作流起源发展和相关概念，并介绍工作流 管理系统的体系机构、参考模型及其特点。 第三章：b p e i a w s 及其相关技术介绍。描述了当前主流的业务流程语言标准 和b p e l 4 w s 规范，以及b p e i a w s 规范所依赖的w e b 服务技术。其中重点分析 了b p e l 4 w s 语言的基本结构和核心概念。 第四章：工作流设计器的需求分析。认真对工作流设计器进行了需求分析， 讨论了基于b p e i a w s 的工作流模型，分析出了系统需要实现的具体功能。 第五章：工作流设计器的设计与实现。介绍了整个系统的体系结构设计，给 出各个功能模块的具体实现。 第六章：应用案例。通过具体案例，介绍了使用该工作流设计器进行流程编 辑以及流程仿真的工作过程，展示了该编辑器的实用性和易用性。 第七章：结论。总结了本文工作所取得的成果，并对下步工作提出了展望。 最后是参考文献和致谢。 5 电子科技大学硕士学位论文 第二章工作流概述 工作流技术经过近十几年的发展，特别是在工作流管理联盟成立以后，在其 体系结构、术语使用、互操作模型等方面取得了很大进展，建立了工作流的各种 标准和规范，这是研究工作流技术的基础。本章首先介绍工作流起源发展和相关 概念，然后详细介绍工作流管理系统的体系机构、参考模型及其特点。 2 1 工作流的发展及相关概念 2 1 1 工作流的起源和发展 工作流技术的研究最早起源于上个世纪7 0 年代中期办公自动化领域的研究工 作。目的是将工作分解，按照一定的规则和过程来执行并监控，提高效率，降低 成本。 工作流管理源于2 0 世纪8 0 年代初期的表单传递系统。当时，个人计算机作 为信息处理的工具尚未普及，人们为了提高信息、收集、处理、储存、应用、传 递、共享的效率，而希望建立一种无纸化的计算机工作环境，于是一些公司建立 了自己专用的或可商品化的表单传递应用系统( f o r m s - r o o t i n ga p p l i c a t i o n ) ，这些 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和自动化， 这种系统可以看成是现代工作流管理系统的一个雏型1 2 。 2 0 世纪8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w v s t a r 等图形图像处理公司率先开拓了工 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储存等功能结合在一起，形成了一 种用于文档处理的图像处理系统，它可以把扫描得到的计算机文档，按照一定的 规则发送给相关人员，这便是早期的工作流管理系纠2 】【3 】。 进入2 0 世纪9 0 年代，随着计算机的普及，计算机网络技术的迅速发展，企 业的信息化程度提高，企业信息资源越来越表现出一种异构分布、松散藕合的特 点。企业的分散性、决策制定的分散性和对日常事物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( c o r b a ，w w w ，c o m d e c o m ，j a v a ) 的日益成熟，都已说明了这样一个事实：集中式信息处理的时代己经过去，实现 6 第二章工作流概述 大规模、异构、分布式执行环境，使得相互关联的任务能够高效运转并接受密切 监控成为一种趋势【4 】。在这种技术背景下，工作流管理系统也由最初的无纸化办公 环境，转而成为同化企业复杂信息，实现业务流程自动执行的必要工具。这样的 一个转变，也把工作流技术带入了一个崭新的发展阶段，使得人们对工作流从更 深层次、更广领域上对工作流展开了广泛的研究工作【5 _ - q 。1 9 9 3 年8 月，工作流技 术标准化的工业组织一一工作流管理联盟( w f m cw o r k f l o wm a n a g e m e n t c o a l i t i o n ) 成立。1 9 9 4 年，工作流管理联盟发布了用于工作流管理系统之间互操 作的工作流参考模型，并相继制定了一系列工业标准。更标志着工作流技术在计 算机应用领域之中被明确地划分出自己的一席之地，相应的概念与术语得到了人 们的认可，把工作流的技术研究以及相关的产品开发带入了一个崭新的阶段【2 】【3 】。 进入2 0 0 0 年以后，随着w e b 服务技术的兴起，多个标准化组织制定了各自的 和工作流技术相关的w e b 服务标准，如x l a n g 、w s f l 、b p e l 等。2 0 0 3 年5 月 1 6 号，首届“商务处理执行语言( b p e l ) 委员会”会议召开，s u n 和o r a c l e 加 入o a s i s 组织，至此o a s i s 成员包括m i c r o s o f t 、i b m 、b e a 、s a p 、s i e b e l 、s u n 、 o r a c l e 等业界领先大公司，他们致力于建立一个新的网络服务标准，促进商务处理 一体化的自动化进程。因此基于w e b 服务的分布式工作流成为广大学者、企业的 研究热点，工作流技术得到更进一步的发展。 2 1 2 工作流相关概念 工作流( w o r k f l o w ) ：工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n t c o a l i t i o n , w f l v l c ) 对工作流的定义是：“工作流是指全部或者部分，由计算机支持 或自动处理的业务过程，它根据一系列过程规则，文档信息或任务能够在不同的 执行者之间传递与执行【1 】。” 流程( p r o c e s s ) ：是业务的逻辑或模型，即为达到一项业务目标，使文件、 信息和任务在工作的操作者之间有序传递，各项相关活动有序实施的一种结构。 活动( a c t i v i t y ) ：是流程中的工作单元，完成某种特定的功能。 任务( t a s k 或w o r ki t e m ) ：活动实例( 活动实例的输入对象，等待活动实 例进行处理) 。 操作者 o p e r a t o r ) ：流程中任务的执行者。 任务列表( t a s l d i s t 或w o r l d i s t ) ：与某个或某组指定操作者相关的一组任 务。 7 电子科技大学硕士学位论文 工作流管理系统w f m s ( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ) ：它是一个软件系 统，完成工作流的定义和管理，并按照在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! 竺l 工作流引擎( w o r k f l o we n g i n e ) ：为工作流实例在运行时提供执行环境的 软件服务或者“引擎”。 2 1 3 工作流的现状 虽然，工作流技术经过近十几年的发展，特别是在工作流管理联盟成立以后， 在其体系结构、术语使用、互操作模型等方面取得了很大进展，建立了工作流的 各种标准和规范，但是，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 s ) 目前 还处于技术发展曲线( t e c h n o l o g y h y p e c u r v e ) 上的初级阶段【2 】。为了描述这一点， 可以和关系数据库系统( r d b m s ) 做一个对比。 明 显 度 嚣引黧苎瞄期 撒t 升期 发期项蝴 ” 一” 图2 - 1 工作流与关系数据库管理系统在发展曲线中所处的位置对比图 由图2 1 可以看出，尽管工作流技术取得了进步，但理论基础的研究还很不够。 现有的工作流管理系统从功能、可靠性、健壮性上与数据库管理系统无法相提并 论。导致形成这种状况的原因之一，是在工作流中使用了过多的概念。在这个领 域中的大量规范和工具没有一个是相似的。当然，它们相互之间有重叠并且会相 互参考引证。 8 第二章工作流概述 2 2 工作流管理系统 工作流管理系统( w f m s ，w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ) 是指运行在一个或 多个工作流引擎的软件上用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系统，人 机交互，推进工作流实例的执行，并监控其工作状态。工作流管理系统可称为企 业的业务操系统里l 一 2 2 1 工作流管理系统的功能 每个业务过程都有一个生命周期，从几分钟到几天( 甚至数月) ，由过程的复 杂性与组成活动的持续时间来决定。有多种方法实现工作流管理系统，使用多种 玎和通讯组件，运行环境可以从一个小的本地工作组到企业问。因此，w f m c 参 考模型从各种角度考虑工作流管理系统，希望提供各种不同的实现技术、运行环 境。 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，在过程 建模和工作流引擎的设计和实现方式上不同，但所有的w f m s 表现出某种共同的 特性，这为不同产品间的集成，协同工作提供了基础【1 0 1 1 1 】。所有的工作流管理系 统都相同的特性，即为下边的三个功能提供支持： 1 1 建立时期( b u i l d - t i m e ) 功能，定义、模拟工作流过程，及其组成活动。建 立时期的功能负责产生业务过程的计算机化定义。在这个阶段，通过使用 一个或多个分析、建模和系统定义工具，把实际中的业务过程转变成形式 的、计算机可以处理的定义。通常把定义的结果称为过程模型、过程模扳、 过程元数据、或者过程定义。在本文中，称为“过程定义( p r o c e s s d e f i n i t i o n ) ”。过程定义由一些列的分散的活动、相关的计算机、人员操作、 活动间控制过程进程的规则构成。可以用文本、图形或者语言符号来表示 过程定义； 2 ) 运行时期( r u n t i m c ) 控制功能，在运行环境中管理工作流过程，管理不 同活动执行顺序。在运行时期，过程定义由负责创建、控制过程实例的软 件所解释，这个软件还要负责安排过程中各个活动的执行时间，调用适当 的人员、r r 应用程序资源等。这些运行时期的过程控制功能就象过程定义 中描述的过程与现实所见到的实际过程间的链接，反映在运行时期的与用 户和r r 应用程序间的交互。核心组件是基本的工作流管理控制软件( 引擎， e n g i n e ) ，负责过程的创建和删除，控制运行过程中活动的执行时间安排， o 电子科技大学硕士学位论文 以及与人或应用工具资源进行交互。引擎经常是分布在多个计算机平台上 的，用来处理地理上分布的操作过程； 3 ) 运行时期与用户、i t 应用程序( 工具) 的交互。在活动间转移控制、确定 过程的运行状态、调用应用工具、传递适当的数据等，都必须与过程控制 软件进行交互。制定标准的框架来支持这种交互，可以在多工作流系统中 使用一致的接口，可以开发工作于不同工作流产品中的通用应用工具。具 体见图2 2 。 图2 - 2 工作流管理系统的特性图 2 2 2 工作流管理系统的体系结构 尽管市场上的工作流产品是各种各样的，但是已证明可以构建一个通用的工 作流系统实现模型，这个模型可以适用于市场上的大多数产品，因此为开发协同 工作的工作流系统奠定了基础。 通用工作流管理系统的体系结构1 】如图2 - 3 所示： i o 第二章工作流概述 图2 - 3 工作流管理系统的体系结构图 2 2 2 1 过程定义和工具 过程定义是用来创建一个计算机可以处理的形式的过程描述。可能要以形式 过程定义语言、对象关系模型、简单的系统、脚本、或者在参与者间进行信息传 递的路径集为基础。过程定义包含工作流执行软件运行过程所需的过程所有详细 信息。包括过程的开始和结束条件、组成活动、在活动间进行导航的规则、需执 行的用户任务、可能会被调用的应用程序、所有工作流相关数据的定义等。 过程定义可能会涉及到一个组织，角色模型，模型包含组织结构和组织中的角 色等信息。从而使过程定义，在与具体活动或信息对象相关的组织实体和角色功 能方面十分详细。工作流执行服务器负责把工作流运行环境中的参与者与相应的 组织实体或角色联系起来。 过程定义与( 运行时期) 工作流相关数据协作，一同用来控制过程中活动的 导航、提供活动的进入与退出条件、不同活动的并行执行、顺序执行选项、用户 工作商应甩藐君 电子科技大学硕士学位论文 任务、与每个活动相关的i t 应用程序等。如果过程定义包括组织模型角色实体类 型，那么完成以上任务，需要访问组织角色模型数据。 过程定义工具是以计算机能够处理的形式进行过程的描述。它可以基于形式化 的过程定义语言，也可以是对象关系模型。对于最简单的系统，也可以采用脚本 或一组路径选择命令的方式来描述信息在不同的参与者之间的传递。过程定义工 具可以是工作流管理系统的一部分，也可能作为业务过程分析产品的一部分来提 供给用户。如果是后者，则该工具必须能够提供和理解工作流管理系统所使用的 特定格式的过程定义，即不同的过程定义工具可以输人输出相同格式的过程定义 信息，同一工作流产品可以运行不同过程定义工具产生的过程定义信息。为了实 现不同工作流产品之间的互操作，必须要有兼容的转换格式，与运行时期的工作 流软件进行过程定义的相互转换。因此，工作流接口的标准化和规范化非常必要。 2 _ 2 2 2 工作流执行服务和工作流引擎 工作流执行服务负责解释过程定义、控制过程实例、安排活动的执行顺序、 向用户工作表中添加工作项目、调用应用工具。工作流执行服务通过一个或多个 工作流引擎为过程实例和活动的执行提供运行环境，主要完成以下功能： 1 1 过程定义的实例化：解释已由过程定义工具产生的需要执行的过程定义， 根据过程定义和过程执行所需要的初始条件和执行参数，初始化过程执行环境； 2 1 控制过程实例和活动实例的状态转换： 3 1为过程执行导航：依据过程定义和工作流相关数据来导航过程实例，如根 据过程定义中的起始和结束条件启动和结束过程实例；根据活动间的关联和转移 条件决定需要开始执行的下一个或多个活动等等； 钔与外部资源的交互：工作流执行服务与外部资源的交互方式主要有两种， 即活动参与者应用接口和应用程序调用接口。对于活动参与者应用接口，工作流 引擎通过图2 3 中所示的任务表管理器，基于工作列表和活动参与者进行数据交换。 而对于需要调用相应应用程序、组件或w 曲s e r v i c e s 来自动化完成的情况，应该采 用标准化的接口或中间件性质的代理方式，其中代理方式更为灵活，不同的应用 只需进行相应的二次开发即可实现自动调用； 5 1 维护工作流控制数据和工作流相关数据：过程实例在执行的过程中需要维 护不同过程和活动实例的内部状态信息，以及工作流引擎用于协调和恢复的各种 检查数据和恢复重启信息等，还包括需要向用户传递和用户输入的相关数据。 工作流引擎负责执行服务器中的部分( 或者全部) 运行控制环境。 第二章工作流概述 w f m c 对工作流引擎的定义是：为工作流实例提供运行时期的执行环境的软件 服务器或引擎。 工作流引擎具有以下功能： 1 1 解释过程定义； 控制过程实例的创建、激活、挂起、终止等； 为过程的活动导航，可能包含串行、并行的操作、截至时间期限、对工作 流相