（计算机应用技术专业论文）基于j2ee的工作流管理系统的研究与设计.pdf

摘要 摘要 工作流技术是实现企业业务过程重组、过程管理与过程自动化的核心技术， 作为工作流“操作系统”的工作流管理系统通过与传统m i s 系统的集成，可以有 效解决传统m i s 系统与企业需求之间的矛盾，提高整个企业的应用水平和应用效 率，给企业带来巨大利益。同时，为了适应市场多变性的业务需求，本文选择j 2 e e 平台来开发工作流管理系统。 论文结合w f m c 标准规范对工作流技术的基础理论进行了概述，包括工作流、 工作流管理系统、工作流参考模型，并探讨了基于u m l 活动图的建模方法、工作 流元模型、工作流模型描述语言x p d l ，这都为后来的工作流管理系统的设计奠 定了理论基础。论文从不同用户的角度对基于j 2 e e 平台的工作流管理系统进行 了功能分析，提出了系统设计目标，总结出工作流管理系统的四层模型体系结构。 论文设计实现的工作流管理系统b j w o r k f l o w ，以w f m c 的工作流参考模型为 基础，基于m v c 模式的多层架构，采用b s 结构进行模块化开发，以j s p 、s e r v l e t 展现客户端应用，以) ( m l 定义和存储业务流程，以h t m l 、j a v a s c r i p t 设计实现 过程定义工具的图形化控件，以d o m 4 j 解析流程文件，以j a v a 作为工作流引擎 的开发语言，深入探讨引擎的数据模型和控制模型，可以满足企业多用户、多任 务的业务需求。b j w o r k f l o w 系统采用开放式接口，可以连接现行的多种主流数 据库，如o r a c l e 、s q ls e r v e r 等，可以部署在多种主流应用服务器上，如t o m c a t 、 w e b l o g i c 、w e b s p h e r e 等。从实际开发和运行效果看，b j w o r k f l o w 工作流管理系 统具备便捷的可视化流程设计、广泛的接入性、高扩展性等特点和优势，可以大 大减少企业生产经营成本，提高企业竞争力，缩短业务流程处理时间，提高市场 响应能力，同时更好实现工作人员的均衡负载，提高企业的管理决策能力。 关键词：工作流；工作流管理系统；元模型；可视化；过程定义工具；工作流引 擎；客户端应用；j 2 e e a b s t r a c t a b s t r a c t w o r k f l o wi sac o r et e c h n o l o g yo f r e a l i z i n gb 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 、 b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t 、b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n , a sw o r k f l o w “o p e r a t i n g s 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 mt h r o u g hi n t e g r a t i o nw i t ht h et r a d i t i o n a lm i s s y s t e m ，c a ns l o v ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e n t r a d i t i o n a lm i ss y s t e ma n de n t e r p r i s ed e m a n d w h i c he r l h a n c e st h ee n t i r ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o nl e v e la n d a p p l i c a t i o ne f f i e n c y , b r i n g s t h eh u g eb e n e f i tt ot h ee n t e r p r i s e a tt h es a m et i m e ，t h ep a p e rc h o o s e sj 2 e ep l a t f o r m t od e v e l o pw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mf o ra d a p t i n gc h a n g e f u lm a r k e td e m a n d t h ep a p e rf i r s tu n i f i e sw f m cs t a n d a r dt oo u t l i n et h ee l e m e n t a r yk n o w l e d g eo f w o r k f l o wt e c h n o l o g y , i n c l u d i n gw o r k f l o w 、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 w r e f e r e n c em o d l e ，a n dd i s s c u s sa m o d e l i n gm e t h o db a s e du m l a 以v i t y 、w o r k f l o wm e - t am o d e l 、w o r k f l o wm o d e l i n gl a n g u a g ex p d l , w h i c he s t a b l i s hf o u n d a t i o nf o r t h ed e s i g no fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m t h ep a p e ra n a l y z e sf u n c t i o no fw o r k f l o wm a n a - g e m e n ts y s t e mb a s e do nj 2 e ep l a t f o r mf r o md i f f e r e n tu s e r , p r o p o s ed e s i g na i ma n ds - u m m a r i z ef o u r - t i e rm o d e l sa r c h i t e c t u r eo f w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m t h ep a p e ri n t r o u c e sb j w o r k f l o w , aw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，i t sd e s i g n b a s e so nw o r k f l o wr e f e r e n c em o d e lo fw f m ca n dm v c m u l t i l a y e rs t r u c t u r e ，u s e s b ss t r u c t u r et o d e v e l o pi nm o d u l a r i z a t i o n ，s h o w c l i e n t a p p l i c a t i o ni nj s p 、 s e r v l e t ，d e f i n ea n ds t o r eb u s i n e s sp r o c e s si nx m l ，d e s i g n sg r a p hc o n t r o l so fp r o c e s s d e f i n i t i o nt o o li nh t m l 、j a v a s c r i p t ，p a r s e sp r o c e s sf i l e si nd o m 4 j ，d e v e l o p sw o r k f l o w e l l 昏n e i nj a v a , d i s s c u s s e sd e e p l yw o r k f l o we n g i n ed a t am o d e la n dc o n t r o l m o d e l ，s a t i s f i e st h ee n t e r p r i s e s m u l t i u s e r 、m u l t i d u t i e sb u s i n e s sd e m m a n d b j w o r k f l o w s y s t e mu s e st h eo p e ni n t e r f a c e ，m a yc o n n e c tt h ep r e s e n tm a n yk i n d so fm a i n s t r e a m d a t a b a s el i k eo r a c l e ，s q ls e r v e ra n ds o o n ，m a yd e p l o yo nt h em a n yk i n d so f m a i n s t r e a ma p p l i c a t i o ns e r v e rl i k et o m c a t 、w e b l o g i c 、w e b s p h e r e f r o mp r a c t i c a l d e v e l o p m e n ta n dr u n n i gr e s u l t ，b j w o r k f l o ws y s t e mh a sc o n v e n i e n tg r a p hp r o c e s s d e f i n i t o nd e s i g n 、a b r o a di n t e r f a c e 、a l t i t u d i n a le x t e n s i o n ，m a yg r e a t l yr e d u c et h e p r o d u c t i o nc o s t ，e n h a n c e st h ee n t e r p r i s ec o m p e t i t i v i t y , s h o r t e nb u s i n e s sp r o c e s sd i p o s a l t i m e ，a d v a n c em a r k e tr e s p o n s ea b i l i t y , a tt h es a m et i m er e a l i z eb e t t e rb a l a n c el o a do f w o r k s ，i m p r o v et h el e v e lo f m a n a g e m e n td e c i s i o n m a k i n ga b i l i t y k e yw o r d s ：w o r k f l o w ；w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ；m e t am o d e l ；v i s t u a l ；p r o c e s s d e f i n i t i o nt o o l ；w o r k f l o we n g i n e ；c l i e n ta p p l i c a t i o n ；j 2 e e n 学位论文版权使用授权书 本人完全了解北京机械工业学院关于收集、保存、使用学位论文 的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和 电子版本 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、 缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以 及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向 国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目 的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活 动。 学位论文作者签名：蕾 逸涛 川年乙月馏日 ( 注：非保密论文无需签字) 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 第1 章引言 1 1 概述 第1 章引言 进入2 1 世纪，伴随着经济一体化、全球化的浪潮，企业之间的相互渗透、 相互竞争也日趋激烈，企业之间的竞争已由过去的局部竞争演变为全球范围内的 竞争，企业所面临的社会、经济、制造环境和客户需求也发生了巨大的变化。要 能在激烈的市场竞争中求得生存与发展，就不仅要采用先进的科学技术，而且还 要提高企业的信息化管理水平，建立起便于对市场环境和客户需求的变化做出灵 活反应的管理机制和组织机构。 于是一些企业都纷纷建立了自己的管理信息系统( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ，m i s ) 。目前，从大家熟知的学生信息管理系统、企业财务管理软件、库 存管理软件，到最近逐渐兴起的企业资源计划e r p 、客户关系管理c r m ，都是 m i s 技术在不同领域的应用，这些系统的共同点是很好地满足了单一用户处理单 一任务( 单一角色) 的应用需求。但是，随着企业规模越来越大，业务越来越丰 富，流程越来越复杂，客观上要求m i s 系统能够根据业务需求的变化而变化，并 能满足企业多用户多任务的应用需求。而传统的m i s 系统中各个功能在开发阶 段就制定好了，系统实现后用户不能根据需要定制流程，这就使得传统m i s 系 统不能满足企业业务流程变化的需要。 为了弥补传统m i s 系统的不足，可以在传统m i s 系统中引入工作流技术来 解决，并提出基于j 2 e e 平台构建工作流管理系统，也为业务流程的数据处理提 供一种更加灵活的数据流转机制，以适应企业工作流程的变化，丰富系统的服务 内容。 工作流作为一门新兴的技术，近年来引起了越来越多学者的关注和研究兴 趣，工作流管理系统逐渐成为信息领域和管理学科领域最具发展潜力的方向之 一。 工作流是一种反映业务流程的计算机化的模型，它是为了在先进计算机环境 下实现经营过程集成与经营过程自动化而建立的可由工作流管理系统执行的业 务模型。工作流通常用于过程的自动化，通过将文档、信息或任务按照预先定义 好的规则和流程在参与者之间进行传递，从而帮助用户实现或完成这个经营目 标。 作为工作流“操作系统”的工作流管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e m ，w f m s ) 是指运行在一个或多个称为工作流引擎的软件上的用于实现和 第1 章引言 管理工作流运行的一套软件系统，它和工作流执行者( 人、应用程序) 交互，推 进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。在工作流引擎的驱动下，当一 个条件已经成熟后，根据事先对业务流程的定义，就由工作流引擎执行的业务流 程实现。 1 2 工作流技术的研究现状 工作流的主要研究领域有两个：从理论上探讨工作流的模型和语义的合理的 表示方法；从实施上探讨利用先进技术实现具有可靠性、灵活性和高性能的工作 流管理系统。具体来说，理论上的研究主要包括：过程建模理论与方法：模型验 证与仿真方法；分布环境下的资源协调和调度优化；过程模型与其它模型的优化 诒 专于。 目前，工作流技术的研究主要在以下几个方面进行： 1 ) 工作流管理系统体系结构研究。 工作流建模与定义语言。 3 ) i 作流的事务特性；将事务处理技术与工作流技术相结合以提高工作流系 统的可靠性和实用性。 4 实现技术：研究面向对象技术、分布式技术、消息机制、图形用户界面、 数据库、w w w 等与工作流具体实现有关的技术。 5 ) 异构工作流系统的集成与交互技术。 国内外有很多公司、科研机构及院校致力于工作流技术的研究开发，商业化 的工作流产品不断推出，国外的如i b mh o l o s o f x ，f u j i t s u 的i - f l o w , b e a 的 w l i s a p 的n e t w e a v e r , s o n i c 的o r c h e s t r a t i o ns e r v e r , 国内的如西安协同数码股份 有限公司的s y n c h r o f l o w , 杭州信雅达的s u n f l o w , 上海东兰科技的d l f l o w 等都是 目前最新的工作流产品。 商业开发的工作流管理系统在在功能，规模和应用范围上各有特色，其分类方 法也是多种多样，根据工作流系统任务项传递机制的不同，工作流系统可分为以下 几种类型： 基于文件的工作流系统：以共享文件的方式来完成任务项传递。这种类型产 品开发得最早、发展最成熟、最具多样性，通常包含c l i e n t s e r v e r 模式的图象、 文档与数据库管理系统。代表产品有f i l e n e t 的v i s u a lw o r k f l o 、i b m 的f l o w m a r k 、 i n c o n c c r t 的i n c o n c e r t 。 基于消息的工作流系统：使用电子邮件来完成过程实例执行过程中消息的传 递、数据的分发与事件的通知。低端的系统所使用的经常就是此种方法，它可以 2 第1 章引言 充分发挥电子邮件系统在广域环境下的数据分发功能，但整个系统将运行于一种 松散耦合的模式下。这种类型的产品一般都提供与一种或多种电子邮件系统的集 成接口。代表产品有n o v e | l 与f i l e n e t 合作开发的e n s e m b l e 、j e t f o r m 公司的 i n t e m p o 、k e y f i l e 公司的k e y f l o w 。 基于数据库的工作流系统：在基于数据库的w f m s 中，所有的数据都保存 在某种类型的d b m s 中，过程的执行实际上就是对这些数据的查询与处理。高 端的大规模系统所使用的一般都是此种方法。 基于w e b 的工作流系统：通过w w w 来实现任务的协作。这一类产品起步 较晚( 在9 5 年以后) ，但是发展迅速，其市场前景十分看好。许多供应商纷纷改 进原有产品或开发新产品以增加对w e b 的支持。代表产品有a c t i o nt e c h n o l o g i e s 公司的a c t i o n w o r k sm e t r o 、u l t i m u s 公司的u l t i m u s 。 群件与套件系统：虽然这一类产品与上面介绍的几种产品在任务传递方式上 有很大程度的重叠，但是在这里却有必要把它们单独划分成一类，因为这一类产 品都需要依赖于自己系统的应用基础结构，包括消息传递、目录服务、安全管理、 数据库与文档管理服务等，它们本身就构成了一个完整的应用开发环境。代表产 品有i b m l o t u s 公司的l o t u sn o t e s 、m i c r o s o f t 公司的。伍c e 与e x c h a n g e 、n o v e l l 公司的g r o u p w i s e 。工作流管理在一部分技术上继承于群件，而群件也融合了一些 工作流的概念，提供了工作流的能力。典型用例如北京冠群联想有限公司的问鼎 协同办公系统，它就是利用l o t u sn o t e s 实现了公文流转的工作流系统。 工作流产品的市场每年以两位数字的速度迅猛增长，市场上工作流产品的市 场增长率超过3 5 。而且随着计算机技术的发展，工作流产品的供应商及时将 新的技术融入工作流中，提高产品性能，使得工作流技术得到不断完善。作为支 持企业经营过程重组( 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 - b p r ) 、经营过程自动化 ( b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n - b p a ) 和经营过程管理( b u s i n e s sp r o c e s s m a n a g e m e n t - b p m ) 的一种手段，工作流技术的研究应用日益受到学术界和企业界 的重视，许多大学和研究机构也致力于工作流技术的进一步发展，开展了一系列 研究题目，取得了显著的成果。 1 3 工作流技术发展趋势 随着信息技术、分布对象技术、i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的发展趋势，从技术与 应用的角度看，在今后一段时间内，工作流管理技术研究及产品的主要发展方向 是： 支持复杂企业应用的工作流管理系统：企业对工作流技术的需求日益增加， 第1 章引言 目前的工作流技术和产品还难以支持复杂的企业应用，对己有企业应用的集成能 力也显得不足。因此，支持复杂企业应用和应用集成的工作流管理系统将会得到 充分的重视和长足的发展。 代理技术与工作流管理技术的结合：代理技术与工作流技术都在近年来受到 了广泛重视并得到长足发展的计算软件技术，在分布对象技术的基础上，充分发 挥工作流技术在灵活性方面的优势和代理技术在知识表达、事务处理、智能性能 方面的优势，将这两种技术进行有效的结合，以工作流管理为基础，以代理技术 为核心，将会开发出具有良好前景的应用软件产品。 内置到商用企业应用软件包中：在过去的几年里，为了使通用软件能够满足 客户提出的特别需要，s a p 等公司将工作流技术引入到他们的产品中，这样，用 户可以按照预定的顺序调用这些产品的不同功能模块，以满足本企业的特殊需 求。 基于w e b 的工作流：随着w e b 技术的普及，基于w e b 的工作流技术将得到 充分的发展，工作流可以通过w e b 扩展到多个企业，并且将会实现多个基于 w e b 的工作流服务器之间的协同工作。 分布式工作流：经过几年的发展，工作流管理系统的结构已经由原来的只能 支持单一的工作组环境发展到现在可以支持企业级( 甚至企业间) 的工作流环境。 一个工作流实例可以通过局域网、广域网分布在不同的服务器和客户端，而且服 务器的故障所造成的影响将减少到最小。因而大大提高了系统的可扩展性、实用 性和管理能力。 融入事务管理的概念：目前大部分工作流产品不支持事务的概念，甚至于不 能保证活动的执行是一个a c l d ( a t o m i c i t y 、c o n s i s t e n c y 、i s o l a t i o n 、d u r a b i l i t y ) 的事务。这意味着系统不能保证工作流实例的正常运行，也无法保证系统能够正 常运转。而且，当工作流非正常中断时，并做了一些努力，但工作流产品在这方 面的性能还有待改进。 对移动用户的支持：商业社会的激烈竞争要求企业具有良好的反应能力，为 满足这种需求，移动办公应运而生。作为企业的业务操作系统，w f m s 也需要 支持对企业移动用户的支持。这需要在w f m s 客户程序和工作流引擎之间定义 相应的协议。对该协议的基本要求是尽可能地增强移动用户的自主性，即在断开 同系统连接的情况下，继续对工作项处理的同时，保证不会有多个用户同时对同 一个工作项进行处理。 1 4 论文研究内容和意义 4 第1 章引言 1 4 1 课题来源 本论文受北京市教委基金项目“面向多领域的可视化工作流应用软件开发平 台”( 项目编号：8 2 0 6 2 0 1 1 ) 的支持。 1 4 2 论文研究内容 本文在综合国内外工作流技术研究的基础上，研究探讨了基于j 2 e e 的工作 流管理系统的开发与应用，本文的研究内容主要包括以下几部分： 对工作流管理系统的体系结构和工作流参考模型、工作流模式进行了分析和 研究。 研究分析了工作流元模型，给出了工作流元模型的层次关系图，进一步说明 了工作流元模型中各个实体元素之间的关系，同时分析了构成元模型的组织模 型、过程模型和信息模型，为工作流管理系统的开发打下了坚实的基础。 研究分析了图形化过程定义工具的设计与实现。过程定义工具是对业务流程 进行工作流建模的工具，它将实际的业务流程转化为计算机可以理解的流程描述 数据，并存储在数据库表中或输出为符合w f m c 规范的x m l 文档，输出的数 据即是工作流模型或过程定义，它是工作流引擎实现业务流程自动执行的前提和 基础。 研究分析了工作流引擎设计与实现。工作流引擎是工作流系统的核心，可实 现工作流模型的解释识别并转换为自定义模型，为工作流实例提供运行时的执行 环境，包括实例的创建、激活、挂起、终止，并按定义流程和数据信息导航推进 实例。 研究分析了客户端应用的设计与实现。客户端应用模块是工作流管理系统与 用户的接口，由系统登录、流程任务表、流程定义、流程执行、流程监控等几个 模块组成。客户端应用模块属于j 2 e e 多层架构中视图层，采用j s p 、j a v a s e r i p t 及h t m l d h t m l 等技术实现。 1 4 3 论文研究目的和意义 随着企业竞争的激烈，企业的管理模式、业务流程及组织结构等都在不断地 发生着变化，传统m i s 系统的刚性与企业不断变化的柔性要求的矛盾已越来越 突出；另外，传统m i s 系统大都是紧耦合的功能型系统，很难适应现在基于 i n t e m e t 的松耦合的应用要求，而且企业应用系统的集成也较难实施。 工作流管理系统是实现企业业务过程重组、过程管理与过程自动化的核心技 术，其目标是使企业中大量的基于知识管理与规划的任务和活动能够相互协调 5 第1 章引言 一致、高效运作，在正确的时间能够将正确的信息传递给正确的执行者，从而完 成正确的业务流程。工作流管理系统通过与传统m i s 系统的集成，可以解决传 统m i s 系统与企业需求之间的矛盾，提高整个企业的应用水平和应用效率。 同时，工作流系统在企业的应用给企业也带来了巨大的效益。首先，采用工 作流管理将使企业改变其传统的按照功能来配置其人员的组织机构，变成按照企 业要实现的主要业务流程来配置组织结构，这样可以大大缩短其主要业务过程的 处理时间，提高其对市场的响应能力。其次，在企业进行工作流管理系统应用， 可以提高企业管理的规范化程度；更好的与上下游企业形成快速响应市场的供应 链网络：降低业务过程处理的整个处理时间；降低工作成本；改进工作质量；在 工作人员之间更好的均衡负载；提高企业管理的决策能力。 1 5 本章小结 本章首先对工作流技术产生的背景作了概述，接着介绍了工作流技术的研究 现状、发展趋势，最后介绍了论文的课题来源、研究内容、研究目的和意义。 6 第2 章工作流技术基础 第2 章工作流技术基础 2 1 工作流管理联盟( w f m c ) 1 9 9 3 年，在欧洲成立了工作流管理联盟( 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 ，简 称w f m c ) ，它是推行工作流管理标准化的非盈利性组织，目前大约有三百多个 成员，包括供应商、系统集成商、用户和研究人员等等。该组织自成立以来，相 继制订了工作流的相关标准规范，包括访问w f m s 服务功能的a p i ；w f m s 间及与应用间的协议描述；为了允许多个w f m s 间工作流描述的交换，有关 w f m s 模型交互的描述。主要有： w f l v i c - t c 1 0 0 3v 1 1 ( 1 9 9 5 年1 月) 一工作流参考模型； w f m c - t c 1 0 1 1 v 3 ( 1 9 9 6 年6 月) 一术语和词汇； w f l v i c - t c 1 0 1 6 p v l 1 ( 1 9 9 9 年1 0 月) 一工作流过程定义读写接口； w f l v i c - t c 1 0 0 2v 2 ( 1 9 9 8 年7 月) 一工作流客户端应用a p i s ； w f m c t c 1 0 1 3 v 1 ( 1 9 9 5 年1 1 月) 一工作流a p i 命名规范； w f m c t c 1 0 1 2 v 2 ( 1 9 9 9 年1 2 月) 一工作流互操作性抽象规范； w f l v i c - t c 1 0 1 5 v 1 1 ( 1 9 9 8 年9 月) 一工作流审计数据规范； w f m c - t c 1 0 1 8 v 1 2 ( 2 0 0 0 年1 月) 一基于m i m e 的工作流互操作消息编码规 范； w f l v i c t c 1 0 2 3 v 1 ( 2 0 0 0 年5 月) 一基于x m l 的工作流互操作消息编码规范。 遵守w f m c 规范的产品也很多，国内乃至国外都有，一些著名的开源系统 都是按照这个规范开发的。这个规范有如下特点： 规范完整性好，从参考模型到外部各接口都具备，且文档非常详细，参 照此规范保证工作流管理系统构架设计可行性； 流程描述语言x p d l 采用x m l ，定义清晰，扩展灵活，能满足复杂业 务流程描述； 规范没有强制要求实现技术和方法，但保证了符合规范产品间交互能 力。 也正是业界对工作流技术需求的迫切，出于各种目的，出现了其他一些工作 流技术标准化组织。各组织提出的标准化规范各有特色，关注的地方也不尽相同， 不管是从实用角度还是中立性来说，w f m c 提出的规范都是最成熟的。 7 第2 章工作流技术基础 2 2 工作流 2 2 1 工作流定义 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。目的是通过将工作分解成定义良好的任务和角色，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，达到提高办事效率、降 低生产成本、提高企业生产经营管理水平和企业竞争力，实现现代企业经营过程 重组( 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 ) 、经营过程自动化。 不同的研究者和工作流产品供应商从不同的角度给出了工作流的定义。 1 ) 工作流管理联盟给出的工作流定义是：工作流是一类能够完全或者部分 自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则、文档、信息或任务能够在不同的 执行者之间进行传递与执行。 2 ) g i g a g r o u p 给出的工作流定义是：工作流是经营过程中可运转的部分， 包括任务的顺序以及由谁来执行、支持任务的信息流、评价与控制任务的跟踪、 报告机制。 3 ) g e o r g a k o p o u l o s 给出的工作流定义是：工作流是将一组任务( t a s k ) 组织起 来完成某个经营过程。在工作流定义中定义了任务的触发顺序和触发条件。每个 任务可以由一个或多个软件系统完成，也可以由一个或一组人完成，还可以由一 个或多个人与软件系统协作完成。任务的触发顺序和触发条件用来定义并实现任 务的触发、任务的同步和信息流( 数据流) 的传递。 4 ) i b ma l m a d e n 研究中心给出的定义是：工作流是经营过程的一种计算机 化的表示模型，定义了完成整个过程所需的各种参数。这些参数包括对过程中每 一个步骤的定义、步骤间的执行顺序、条件以及数据流的建立、每一步骤由谁负 责以及每个活动所需要的应用程序。 5 ) a m i ts h e t h 的定义是：工作流是涉及到多任务协调执行的活动，这些任 务分别由不同的处理实体来完成。一项任务定义了需要做的某些工作，它可用各 种形式来定义，包括在文件或电子邮件中的文本描述、一张表格、一条消息以及 一个计算机程序。 以上这些工作流的定义，包括其他的一些工作流定义基本上都是用非形式化 语言对工作流所进行的描述，虽然表达方式略有不同，但是基本上都达成了一个 共识：工作流是经营过程的一个计算机实现，而工作流管理系统则是这一实现的 软件环境。使用工作流作为经营过程的实现技术首先要求工作流系统能够反映经 营过程的如下几个方面的问题：即经营过程是什么( 由那些活动、任务组成，也 8 第2 章工作流技术基础 就是结构上的定义) ，怎么做( 活动间的执行条件、规则以及所交互的信息，也 就是控制流和信息流的定义) ，由谁来做( 人或者计算机应用程序，也就是组织 角色的定义) ，做得怎样( 通过工作流管理系统对执行过程监控) 。 2 2 2 工作流基本术语 工作流涉及以下基本术语： 1 ) 工作流( w o r k f l o w ) 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 ) 3 ) 业务过程( b u s i n e s sp r o c o s s ) 一个业务过程是为了实现企事业单位某个业务目标的过程，它在部分或全部 组织机构和人员的参与下，利用企业资源，按照预先定义的规则，在参与者和组 织结构之间完成文档、信息和任务的传递和处理，从而实现预定的目标。一个业 务过程的自动化过程在过程定义中被定义。 4 ) 过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) 过程定义就是把实际业务过程表示为计算机可识别的工作流过程。它包含一 些预先定义的活动，以及这些活动的执行顺序、执行者、相关数据等等。在w f m s 中，实现过程定义功能的软件或工具称为“过程定义工具。 j l 肇l 良 ：一一一一一一_ l 流管理系统 l 赫瀑 过犟实例 包含一个或多个l 在执行过程i o 妇湿巍+ 活动实例 i 包吉 f 春、 i 作项应用程序 图2 1 工作流基本术语及相互关系 5 ) 活动( a c t i v i t y ) 活动是工作流过程的组成元素。根据执行方式不同，分为系统完全自动执行 和需要人工干预执行的活动。 6 ) 过程实例( p r o c e s si n s t a n c e ) 过程实例是实例化的业务过程，是过程的一次相对独立的执行。工作流管理 系统创建、管理和终止过程实例，完成业务过程包含的工作单元。 9 第2 章工作流技术基础 7 ) 活动实例( a c t i v i t yi n s t a n c e ) 活动实例是实例化的过程活动，是过程中活动的一次执行。一个过程实例中 可能同时存在多个活动实例，如多个并发的活动，而一个活动实例不可能同时存 在于多个过程实例中。 8 ) 工作项( w o r k l t c m ) 和应用程序( a p p l i c a t i o n ) 在一个工作流过程中，人们在活动中完成一定的任务，工作项是需要由工作 流的执行者在活动中处理的工作的表现形式。各个工作项一般在用户界面上呈现 为列表的方式，称为工作项列表。工作流系统中为用户处理工作项还要提供一些 工具或应用程序。一个工作项的处理可能不需要具体的用户，而是由指定的应用 程序来完成。 2 3 工作流管理系统 2 3 1 概念 w i m c 给出的关于工作流管理系统的定义是：工作流管理系统是一个软件系 统，它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。 清华大学范玉顺教授给出的工作流管理系统的定义是：工作流管理系统是支 持企业经营过程高效执行并监控其执行过程的计算机软件系统。 工作流管理系统在一个企业或部门的经营过程中的应用是一个业务应用软 件系统的集成与实施的过程。工作流管理系统通过管理一系列工作活动以及相关 人员、信息技术资源来提供业务处理程序上的自动控制。它通过计算机软件来定 义、管理监控和执行工作流。它的主要目标是对业务流程中各步骤( 或称活动、 环节) 发生的先后次序，以及同各步骤相关的相应人力或信息资源的调用等进行 管理，从而实现业务过程的自动化。当然这种管理也会在不同的信息和通信环境 下实现，所涉及的范围可以小至区区几人的工作组，也可以大到企业或机关各个 机构之间。工作流管理系统将人员、组织结构、信息源( 如数据库、文件系统、 电子邮件、计算机辅助设计工具、e r p 、p d m 等) 整合成一个整体。 2 3 2 基本功能 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 还是具有许多共同的特性。从较高层次抽象地来考察，所有的工作流管理系统都 提供以下三种功能并可进行相关功能的扩展，如图2 2 ： l o 改变 图2 2 工作流管理系统层次结构图 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。所得到的定义通常可称为过程模型、过程模板、过程元 数据或过程定义，因此，在工作流建立阶段主要完成过程建模工作。在w f m c 定义的工作流管理系统中，将过程建模得到的结果统称为过程定义。 过程建模是经营过程分析与经营过程重组的重要基础：过程建模主要解决如 何根据过程目标和系统约束条件，将系统内的活动组织为适当的经营过程的问 题，过程建模的作用体现为： 用于准确描述企业的经营过程，供流程分析和优化( 如经营过程重组) 使用。 用于在不同的组织和信息系统问共享经营过程知识，便于实现基准工程 ( b e n c h m a r k i n g ) ，以及企业动态联盟。 用于研究、开发新的经营过程，以满足不同业务需求和企业动态结构演化。 2 ) 运行阶段的控制功能：在完成了过程模型的定义后，所生成的工作流模 型将由工作流执行服务软件进行实例创建并控制其执行过程，工作流执行服务对 使用工作流模型描述的过程进行初始化、调度和监控过程中每个活动的执行，在 需要人工介入的场合完成计算机应用软件与操作人员的交互。 工作流引擎除了完成过程的创建、删除、活动的执行与控制外，它的另外一 个重要的功能是完成与应用软件及操作人员的交互。这是因为在实际企业应用 中，应用软件和操作人员是完成经营业务工作的主体，而工作流引擎通过过程定 义和活动之间顺序控制实现这些独立的功能实体间的集成，从而使整个企业经营 活动成为一个协调运行的整体。 3 ) 运行阶段的人机交互功能：在工作流管理系统的运作过程中，人和应用 是完成整个业务过程的主体。工作流定义工具、工作流执行服务和任务表管理器 第2 章t 作流技术基础 都是为完成业务过程和支持人员工作提供的运行环境和工具，具体说来，在整个 工作流执行中，不同的操作人员需要完成的工作大约可分为以下几种： 模型定义：创建、修改和发布企业的业务过程模型，这一般是企业的业务管 理部门( 如企管处) 的人员按照企业业务流程完成； 人机交互：按照工作流任务管理器提供的任务项，完成具体的业务处理工作 ( 如填写表格、启动一个应用来计算生产计划、查询库存情况等) ，这个工作由 企业的各个业务部门的人员完成； 系统运行状态监控：检查、监视系统的执行情况，如终止、恢复某个过程实 例的执行，改变某个活动的状态以便整个系统能够继续执行等。 2 3 3 体系结构 图2 3 工作流管理系统体系结构 w f m c 提出的工作流参考模型的体系结构如图所示。这个参考模型的体系 结构给出了抽象的工作流管理系统的功能组成部件和接口中，它能够满足工作流 管理系统和产品应该具有的主要功能特征，可为实现工作流产品之间的互操作提 供公共接口的基础。必须指出，组成工作流管理系统的每个功能部件可以在不同 的软硬件平台上采用不同的方法实现，同样接口也可以在不同的软硬件平台上采 用不同的设计技术和编程语言进行编程。 从上图可以看出，工作流管理系统主要由三类部件组成： 软件部件：完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现。主要包括： 1 ) i 作流建模工具：描述业务过程模型的工具。 2 ) 过程定义：向工作流执行服务提交的模型定义。 3 ) 2 1 2 作流执行服务：工作流执行服务由一个或多个工作流引擎构成，其主要任务 是解释过程的定义，生成并管理过程实例，根据工作流的相关数据为过程活动导 1 2 第2 章t 作流技术基础 航，生成任务表，维护二【= 作流控制数据和相关数据，支持管理的监控管理。 4 ) 任务表：工作流引擎基于角色分配的用户任务项队列表。 5 ) 任务表管理器：对任务表进行操作和管理。 6 1 用户界面：用户处理任务项和查询信息的界面。 7 ) 应用程序：由工作流引擎、任务表管理器或终端用户直接启动的，可以全部或 部分自动的执行一个活动，或辅助用户完成某个任务项。 数据：工作流管理系统中的一个或多个软件构件使用的数据，主要包括： 1 ) 组织角色模型数据：按照角色划分的组织中工作人员的信息。 2 ) i 作流控制数据：工作流系统以及过程实例的控制信息等，工作流控制数据只 能由工作流引擎来访问。 3 ) m 作流相关数据：工作流执行服务依据模型定义所生成的过程实例的静态信息 等。应用程序可以对这些数据进行更新。 4 ) i 作流应用数据：为应用程序提供支持的数据。 系统用户：系统用户主要是指工作流系统的参与者，主要包括： 1 ) 流程设计人员：主要是使用工作流建模工具来建立业务模型。 2 ) 系统管理员：对业务过程的实施进行监控和管理。 3 ) 普通用户：通过用户界面来执行任务项，推动工作流实例前进。 2 4 工作流参考模型 工作流管理联盟( w f m c ) 提出的工作流参考模型，约定了工作流系统的体 系结构、应用接口及特性，主要目的是为了实现工作流技术的标准化和开放性， 工作流参考模型如图所示，下面简要介绍系统中的各个部分： 图2 4 工作流参考模型 第2 章工作流技术基础 2 4 1 五类组件 工作流参考模型中有五类组件： 1 ) i 作流执行服务( w o r k f l o we n a c t m e n ts e r v i c e ) 工作流执行服务是工作流管理系统的“心脏 ，没有它系统将无法正常运转。 工作流执行服务一般是由一个工作流引擎提供的。在大型w f m