（计算机应用技术专业论文）基于oa办公自动化的工作流系统的研究与开发.pdf

摘要 摘要 i n t e m e t i n t r a n e t 的快速发展和应用，为办公自动化的发展提供了很好的契机。 目前，w e b o a 应用技术正逐渐成为当今的研究热点。工作流是w e b 0 a 的核心技 术，本文对w e bo a 中的工作流技术进行了深入研究。 现在，很多工作流系统缺乏协作能力，开发商都没有统一的标准进行开发，多 以j a v a 的开发为主。由于公司无线电管理信息综合平台系统的需求，业务程度越 来越复杂，提高业务的我们决定开发一个基于o a 的工作流系统。在n e t 开发平台 下，我们可以更容易的进行w e b 服务的开发。这个工作流系统的优势在于松散耦 合，低成本，较高的协作能力，对复杂的流程能较好得到应用等等。 全文介绍了工作滚技术涉及的概念和主要组织工作流管理联盟( w f m c ) 。 然后全面分析了工作流产品的共性，并按模块化的方式集中展示了一个通用的工 作流管理系统模型。结合自己研究的成果，参考市场上已有的工作流产品，提出 了一个新的工作流产品的开发需求。文中详尽阐述了产品的功能、界面、外部接 口、属性等方面的需求。需求的主要特点在于：面向研究和开发，着重于与其它 工作流产品的协同工作，对不利于产品通用性的功能作了一定的保留。 本文第一章介绍工作流引入的背景，基本的定义，工作流国内外的研究状况 及相关的一些基本概念。 本文第二章对工作流的参考模型，工作流系统的组成和构架进行了分析。 本文第三章对w e bo a 的一些概念，体系结构的论述和n e t 框架的介绍。 本文第四章主要基于对x p d l 工作流的过程定义进行分析，对于x m l 语言的 过程定义进行描述。 本文第五章主要对工作流系统的流程定义，工作流的引擎，监控管理，客户 端的应用进行系统的设计与分析。 本文第六章主要对工作流系统的实现，介绍了工作流的流程定义实现和工作 流引擎的接口实现，分别给出一些类和函数。 本文第七章结合实际的0 a 系统，把工作流作为子系统，给出实际的图表介 绍及在o a 中的应用。 论文最后对自身进行了总结，阐述了论文的主要工作，并且对以后的工作做 了一定的分析，给出了建议。 ：关键字：工作流，w e bo a ，工作流引擎，工作流管理系统，x p d l 。 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dg r o w t ha n da p p l i c a t i o no fi n t e m e t i n t r a n e t ，ag o o dc h a n c eh a sb e e n o f f e r e dt ot h ed e v e l o p m e n to fo a t o d a y , t h ew e bo a a p p l i c a t i o nt e c h n o l o g yr e s e a r c h g r a d u a l l yb e c o m e saf o c u s w o r k f l o wi st h ek e yt e c h n o l o g yo ft h ew e bo a t h ep a p e r d o e sa d v a n c e dr e s e a r c hw i t hw o r k f l o wt e c l m o l o g yo f w e bo a n o w m a n yw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi sl a c ko f t h ea b i l i t yo fi n t e g r a t i o n ，a n d d e v e l o p e r s h a v en o t m t i f o r m s t a n d a r d ，m a n y a b ed e v e l o p e db yj a v a o w i n gt o r e q u i r e m e n t o fc o m p a n yw i r e l e s s m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nc o l l i g a t i o np l a t f o r m ， o p e r a t i o ni sm o r ea n dm o r ec o m p l e x s ow ed e t e r m i n e dt oi m p l e m e n taw o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e mo fo f f i c ea u t o m a t i o n b e c a u s eo nt h e n e tp l a t f o r m ，w ec a n i m p l e m e n tw e bs e r v i c ea p p l i c a t i o nm o r ee a s i l y t h i sw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi s a d v a n c e di nl o o s e c o u p l e ，l o wc o s t ，h i 曲i n t e g r a t i o na l o f t i t y ，g o o da p p l i c a t i o nf o r c o m p l e xf l o we t c t h et h e s i si n t r o d u c e st h ef o u n d a m e n t a lc o n c e p t i o na n di m p o r t a n to r g a n i z a t i o n w f m c a n do nt h eb a s eo fa n a l y z i n gt h ec o m m o np r o p e r t i e so fw f m p r o d u c t s ，e x p l a i na n dd e s c r i b e a g e n e r a lw f l m sm o d e lc l e a r l y a c c o r d i n g t o m y a c h i e v e m e n ti ns t u d y i n gw o r k _ f l o wa n dr e s e a r c he x i s t i n gw f m p r o d u c t s ，ip r o v i d ea c o m p e l e t e ds o f t w a r er e q u i r e m e n to fn e ww f mp r o d u c t t h a ti n c l u d et h ef u n c t i o n ，u s e r i n t e r f a c e ，e x t e r n a li n t e r f a c e , r e l a t e ds o f t w a r ea t t r i b u t e ，e t c t h es p e c i a l t yo ft h er e q u i r - e m e n t l i e si n ：i no r d e rt h a tr e s e a r c ha n dd e v e l o pw f m s ，e m p h a s i z et h ec o o p e r a t i n gw i t h o t h e rw f m s r e s e r v e ds o m ef u n c t i o na n di n t e r f a c ef o ru n i v e r s a la p p l i c a t i o n i nc h a p t e ro n e ，w o r k f l o wi n t r o d u c eb a c k g r o u n d ，b a s i sd e f i n i t i o n , r e s e a r c hs t a t u sm a d s o m eb a s i sc o n c e p t i nc h a p t e rt w o ，a n a l y s ew o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ，s t r u c t u r e i nc h a p t e rt h r e e ，s o m ec o n c e p ta b o u tw e bo a ，s y s t e ms t r u c t u r ea n d n e ti n t r o d u c e i nc h a p t e rf o u r , a n a l y s ef l o wd e f i n i t i o na b o u tx p d l ，d e s c r i b ef l o wd e f i n i t i o na b o u t x m l i nc h a p t e rf i v e ，d e s i g nw o r k f l o ws y s t e m ，f l o wd e f i n i t i o n ，w o r k _ f l o we n g i n e ，w o r k f l o w m o n i t o r , c l i e n ts e r v e ra p p l i c a t i o n i nc h a p t e rs i x ，i m p l e m e n tw o r k f l o ws y s t e m ，i n t r o d u c ef l o wd e f i n i t i o na n dw o r k f i o w 1 1 a b s t r a c t e n g i n ei n t e r f a c e ，m a k es o m ec l a s sa n df u n c t i o n i nc h a p t e rs e v e n ，i n t e g r a t ea c t u a l0 as y s t e m ，m a k ew o r k f l o wa ss u b s y s t e m ，p r o v i d e g r a p ha n d a c t u a la p p l i c a t i o ni nt h eo a t h ep a p e rs u m m a r i z e sa n dd i s c u s s e si t sw o r k ，a n a l y s ef u t u r ew o r ka n dp r o v i d e s s o m ea d v i c ea t1 a s t k e yw o r d s ：w o r k f l o w ，w e bo a ，w o r k t l o we n g i n e ，w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ， x p d l 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：尥! 虽j 日期：砂一缉月6 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) 魏趋剜雅名瑾坳 日期：2o 一“乒月6 日 第一章概述 1 1 项目背景 第一章概述 在很多企业或公司办公当中，都会遇到很多业务流程的东西，很多都采用手 工的工作流程，手工处理工作流程，特别是对于那些需要参与人员审批修改或填写 数据的流程，每一步都是环环相扣的，当一个处理者完成了他对应的部分后另外 的处理者才能接着处理，而所有这些都需要手工或传真到对应的下一个处理者手 中。之前，每一个参与者都必须进行事务流程的培训。其间，为了了解任务的状 态，必须挨个询问，不仅不方便而且还可能出现丢失资料或时间延误等情况。事 后，处理结果是以文档方式归档的，不利于查询、报表及知识的再利用。同时， 所有的处理过程都没有记录，导致流程处理的效率、价值链的评估无法度量。 问题的具体表现如下： 很多时间和精力浪费在事务的传递和内部的协调上； 审批过程效率低下，导致市场和客户反应滞后； 对于没有规范业务流程的企业，管理混乱： 对于有规范业务流程的企业，因缺乏处理过程的纪录，标准无法贯彻； 企业数据和知识得不到充分利用； 处理时间、费用、效率无法控制和度量； 关键业务流转常常因各种因素造成时间黑洞和延误； 过度依赖于纸张，不仅浪费而且拖慢了企业的发展步伐； 无法实现表单的查询、检索、统计等； 内部信息化设备( 服务器、p c 、专线等) 得不到充分的利用； 举例：报销出差费。首先员工必须填写一张出差费用报销单，自己计算出总 金额。同时他必须记住费用报销的有关规定。当他填完表单，自己核算一遍，发 现一个计算错误，不得不重新填写一张单子，因为财务规定单据不得涂改。然后 他把单子交给部门经理审批。而此时经理正忙于做部门预算，这可比一张几百元 的报销单重要多了。因此报销单在经理的桌子上搁了一个星期。当他着手处理这 张报销单时，已经忘了是为了哪桩业务而发生的费用，于是他打电话给员工来确 认这件事。这位员工这时正在给一个客户打电话，于是经理给他一个电话留言。 电子科技大学硕士学位论文 最后员工给经理回电话说明情况，经理在报销单上签了字。接着报销单交到了财 务部门的出纳手上。出纳按惯例全部重新计算一遍，确认没有任何差错后，将报 销单放八下一批付款的单据队列中。员工一直没等到钱，担心会不会出差错，于 是打电话给财务部门，请他们查一查，出纳帮他在一大堆单据里面找了半天，查 到了那张报销单，便告诉员工再等两天就可以拿到钱了。等员工拿到这笔钱可能 已经是他开始填报销单两个星期以后的事情了。 公司在处理这张报销单上所花费的时间和金钱与区区几百元的报销金额是不 相称的。然而往往并没有意识到在这方面的浪费，的确也没有办法来知道处理一 张报销单的开销有多大。报销是一个很简单流程，公司内还存在着比报销复杂得 多的流程，在每个流程上浪费的时间金钱累积起来是一个可观的数字。 1 1 1 工作流的引入 现代企业的日常活动中，7 0 以上都是由两个或两个以上的员工共同参与协作 来完成的任务，比如生产流程、业务流程、各类行政申请流程、财务审批流程、 人事处理流程、质量控制及客户服务流程等。一项工作，经过一个步骤处理后再 转往下一站的连续步骤，称之为“工作流”。工作流管理系统就是业务流程的计算 机化或自动化。企业或组织内有许多繁琐复杂的流程，这些流程构成了企业或组 织的日常运营活动。通过现代化的技术手段将这些流程自动化，并对其进行有效 的管理以提高企业运作效率，降低成本，增强企业规范化和标准化，这便是工作 流自动化管理系统需要解决的问题。 工作流自动化软件将彻底解决这个问题。仍以报销为例，工作流自动化软件 以后，员工出差回来后，电脑上的任务列表里已经有了一张空白报销单，系统已 经根据员工出差前在出差申请流程中输入的信息将相关输入项填好，员工只需要 输入他必须提供的信息。系统自动计算出总金额，决无计算差错。如果员工在规 定的时间里没有填报销单，系统会用e m a i l 发出催办信。填完后员工点击“确定” 按钮，这张电子化的报销单立即流转到部门经理那里，出现在经理的任务列表上。 经理如果在规定的日期之前没有处理，系统会给出警告。经理不必打电话问员工 为哪桩业务报销，因为报销是出差费用流程的一部分，这张报销单是系统根据先 前批准的出差申请而生成的。经理处理后，报销单流转到财务部的出纳那里，出 纳不必检查有没有计算错误，因为肯定是正确的。员工很快就拿到了报销的钱。 这张报销单的有关数据最后自动传递给公司的财务软件。整个过程高效而简洁， 第一章概述 没有差错。 1 1 2 实施工作流管理系统后的效果 企业实施工作流管理所带来的好处是非常明显的，这包括提高企业运营效率、 改善企业资源利用、提高企业运作的灵活性和适应性、提高工作效率、集中精力 处理核心业务、跟踪业务处理过程、量化考核业务处理的效率、减少浪费、增加 利润、充分发挥现有计算机网络资源的作用。实施工作流将达到缩短企业运营周 期、改善企业内( 外) 部流程、优化并合理利用资源、减少人为差错和延误，提 高劳动生产率等目的。 具体表现为： 将最适当的事务在适当的时候传递给适当的人： 员工可将精力集中到自己的关键业务上； 管理层可随时掌握业务和工作流程处理效率； 减少纸张浪费，降低成本； 无需进行流程的培训、平滑实现流程变更； 随时得到历史数据和报表； 后台数据库应用，提供表单管理功能，支持企业决策； 轻松实现远程和移动办公，实现事务处理“0 响应”； 发现并重视企业核心业务流程，提升核心竞争力： 真正实现向“知识管理型企业”过渡o 1 9 9 3 年，国际工作流管理联盟( 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 ，w f m c ) 的成立，标志着工作流技术开始进入相对成熟的阶段。w f m c 的目标是：提高客 户在工作流技术上的投资价值；减少使用工作流产品的风险；通过为工作流提高 知名度而扩展工作流市场。为了实现不同工作流产品之间的互操作，w f m c 制定 了关于相关术语、体系结构及应用编程接口等方面的一系列标准。正是w 州c 所 做的这些工作促使工作流管理成为近年来在计算机应用领域中发展最为迅速的几 项新技术之一。目前，其已经广泛地应用于办公自动化、文件管理、电子邮件、 目录管理、群件应用、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 ) 及结构系统定义工 具等领域，这使得工作流管理系统越来越受到不同应用领域的用户重视。工作流 管理系统在众多c s c w 应用软件中变得越来越流行，需求量不断增大，同时工作 流管理的思想已广泛应用于企业管理和计算机应用的各个方面。随着工作流技术 电子科技大学硕士学位论文 的广泛应用，在工作流管理技术这个领域也出现了许多新的课题。分布式工作流 管理系统就是这些课题之- 。这是由于数据库、计算机网络的广泛应用使现代企 业的信息资源表现出异构、分布和松散耦合的特点，企业的分散性、决策制定的 分散性、c l i e n t s e r v e r 体系结构和分布式处理技术的日益成熟，都说明集中式信息 处理的时代已经过去，实现在大规模的异构分布式执行环境下使工作流中相互关 联的任务在系统监控下高效运作成为一种趋势。 1 2 工作流的定义 目前为止，工作流定义仍没有完全统一的定义，所有定义只是对工作流从不 同角度进行描述，下面这些典型定义可以使我们对工作流的一些基本特性有一定 的了解： 工作流管理联盟( w f m c ) ：工作流是企业业务流程完全或部分的自动化，它 根据一定的过程规贝集把业务所需的文档、信息或任务从一个参与人传递到下一 个参与人。 g i g ag r a u p 的定义：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。i b m a l m a d e nr e s e a r c hc e n t e r 的定义：工作流是经营过程中的一种计算机化的表示模 型，它定义了完成整个过程所需要的各种参数。这些参数包括对过程中每一个单 独步骤的定义、步骤间的执行顺序、条件以及数据流的建立、每一步骤由谁来负 责以及每一活动所需要的应用程序。 a m i ts h e t h 的定义：工作流是涉及到多任务执行的活动，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，它可以用各种形式来进 行定义，包括在文件或电子邮件中的文本描述、张表格、一条消息以及一个计 算机程序。用来执行任务的处理实体可以是人，也可以是计算机系统。 w m e v a n d e ra a l s t 定义：工作流是一系列工作的便序集。工作的序列可以有 很多的方式，比如工作x 与y 满足x ( y 当且仅当x 在y 开始以前就己经就绪。 这些定义通过非形式化的语言对工作流进行的描述基本上达成了这样的共 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实现的软件环 境。这些工作流的定义分别反映了经营过程的如下几个方面问题，即经营过程是 什么( 由哪些活动、任务组成，也就是结构上的定义) 、怎么做( 活动的执行条件、 规则以及所交互的信息，也即控制流与信息流的定义) 、由谁来傲( 人或者计算机应 4 电子科技大学硕士学位论史 的广泛应用，在工作流管理技术这个领域也出现了许多新的课题。分布式工作流 管理系统就是这些课题之一。这是由于数据库、计算机网络的广泛应用使现代企 、l k 的信息资源表现出异构、分布和松散耦合的特点，企业的分散性、决策制定的 分散性、c l i e n t s e r v e r 体系结构和分布式处理技术的臼益成熟，都说明集中式信息 处理的时代已经过去，实现在大规模的异构分布式执行环境下使工作流中相互关 联的任务在系统监控下高效运作成为一种趋势。 1 2 工作流的定义 目前为止，工作流定义仍没有完全统一的定义，所有定义只是对工作流从不 同角度进行描述，下面这些典型定义可以使我们对工作流的一些基本特性有一定 的了解： 工作流管理联盟( w f m c ) ：工作流是企业业务流程完全或部分的自动化，它 根据一定的过程规则集把业务所需的文档、信息或任务从一个参与人传递到下一 个参与人。 g i g ag r o u p 的定义：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。i b m a l m a d e nr e s e a r c hc e n t e r 的定义：工作流是经营过程中的一种计算机化的表示模 型，它定义了完成整个过程所需要的各种参数。这些参数包括对过程中每一个单 独步骤的定义、步骤间的执行顺序、条件以及数据流的建立、每一步骤由谁来负 责以及每一活动所需要的应用程序。 a m i ts h e t h t 的定义：工作流是涉及到多任务执行韵活动，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，它可以用各种形式来进 行定义，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。用来执行任务的处理实体可以是人，也可以是计算机系统。 w m p v a n d e ra a l s t 定义：工作流是一系列工作的便序集。工作的序列可以有 很多的方式，比如工作x 与y 满足x y 当且仅当x 在y 开始以前就己经就绪。 这些定义通过非形式化的语言对工作流进行的描述基本上达成了这样的共 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实现的软件环 境。这些工作流的定义分别反映了经营过程的如下几个方面问题，即经营过程是 什么( 由哪些活动、任务组成，也就是结构上的定义) 、怎么做( 活动的执行条件、 规则以及所交互的信息，也即控制流与信息流的定义) 、由谁来做( 人或者计算机应 蜘则以及所交互的信息，也即控制流与信息流的定义) 、由谁来做( 人或者计算机应 第一章概述 用程序，也即组织角色的定义) 、做的怎样( 通过工作流管理系统进行监控) 。相对 于一般流程，工作流具有以下特点： 1 计算机管理：工作流管理是由计算机管理的企业业务流程，而不是手工管理 的流程，也不是部分步骤由计算机来完成的计算机应用。 2 自动流转：流程实现任务及任务信息在流程参与人间的自动流转，而无需手 工指派任务。 3 流程有显式或隐式的计算机定义：定义明确描述了流程在计算机上执行所需 的一切信息。 1 3 国内外研究概况 1 3 1 工作流技术的研究现状 在工作流管理技术的理论基础、实现技术与应用等方面也取得了许多研究成 果。w f l v l c 提出了工作流参考体系结构、工作流管理系统的互操作定义、工作流 定义语言。在工作流建模方法上，许多研究人员展开了深入的研究，提出了基于 活动网络的建模方法、基于形式化表示的建模方法( 如基于p e 乜i 网的建模方法) 、 基于活动与状态图的建模方法。在p e t r i 网的基础上，a a l s t 提出了工作流网的概念， 并对应用中的许多问题如：结构性能以及如何将工作流映射到p e t r i 网等进行了研 究。从数据库的事务概念出发，提出了基于事务的研究方法，在数据库的事务模 型基础上，研究人员提出了多种高级事务模型来描述工作流过程，包括嵌套事务 模型、多层事务模型、s a g a s 、分支汇合事务模型等。 相对而言，在国内，对工作流的研究起步较晚。清华大学的吴澄院士、范玉 顺教授以及史美林教授首先展开了对工作流技术的研究。吴澄院士和范玉顺教授 以c i m s 的研究为契机，就工作流技术的理论基础、工作流建模与仿真、工作流 引擎的执行与效率分析、工作流管理系统的实现等，展开了工作流技术在c i m s 应用上的研究，并实现了基于w e b 和c o r b a 的工作流管理系统。工作流管理系 统是一个典型的协同应用系统，因此，史美林教授从c s c w 的研究出发，对工作 流的实现技术、工作流的异常处理及恢复等提出了独到的看法，同时也实现了基 于w w w 的工作流处理系统。西北大学的郝克刚教授指导学生完成了题为工作 流过程模型的层次研究及分析的博士论文和有关工作流模型的建模工具、工作 流管理系统中的异常处理、工作流的实现技术等相关硕士论文，在此基础上，与 电子科技大学硕士学位论文 协同公司合作，实现了商业意义上的工作流管理系统s y n e c t f l o w ，取得了相当的 成就。此后，工作流技术得到国内多所院校和科研机构的重视，逐渐成为当前计 算机领域的研究热点之一，中科院软件所的王文军、天津大学的王宇等对分布式 工作流的理论、实现技术及分布式工作流中的任务调度进行了研究；清华的李建强、 南京大学的窦万春、哈工大的潘启澎等人对基于p e t r i 网的工作流技术进行了研究： 此钋，还有很多学者对工作流的模型、工作流的实现、工作流的仿真、工作流的 扩展性和柔性、p e r t i 网在工作流的应用、工作流的安全性、工作流的定义语一言 等方面展开了广泛的研究，发表了相当数量的论文，并取得了一定的成果。 目前工作流技术的研究主要在以下几个方面展开：( 1 ) i 作流管理系统休系结 构研究；( 2 ) 工作流建模与定义语法规范；( 3 ) 工作流的事务特性；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、图形用户乔面、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。 在工作流技术的研究中，比较著名的有i b m 公司a l m a d e n 研究中心的。e x o t i c a 、 佐治亚大学计算机系的m e t e o r 、w i d e & m e t e o r 等研究项目。其中e x o t i c a 和 m e t e o r 是完全分布式的工作流管理系统，w i d e & m e t e o r 则采用c s 结构。在国 际市场上，以f i l e n e t 、j e t f o r m 、m 和a c t i o n 四家公司的产品比较有影响和代表 性。以下是这四家公司的工作流产品的简要介绍： 1 f i l e n e t 公司的产品：v i s u a l w o r k f l o w 是f i l e n e t 公司集成文档管理软件的一 部分，是建立在基于组件的软件结构上的，采用先进的工作队列处理方法。它允 许迅速地评价和改进机构工作方式，可随时查看过程中关键的细节，掌握过程的 运行情况。 2 j e t f o r m 公司的产品：i n t e m p o 是j e t f o r m 公司的工作流产品，它基于c s 结构，其客户端互相独立，适合于管理型和设定型的经营过程，如合同管理、顾 客问题解决、销售和预算审批等等。它可自动将任务分配给相应的人员，任务会 自动出现在用户的信箱中，简化了任务的接收过程。 3 i b m 公司的产品：i b m m q s e r i e s w o r k f l o w 是该公司最新的工作流产品，它 将经营流程从应用逻辑中分离出来，支持2 5 种不同的操作系统，可根据模型定义 自动分配任务，提供图形化的过程定义界面。 4 a c t i o n 公司的产品：a c t i o nm e t r o4 0 为工程师提供了一套基于w e b 的工作 流管理软件。它对经营过程中不可预见的问题、要求和机遇也可进行控制，还为 用户提供了相应的管理工具。它更适合于基于知识的工作流，它支持用户与信息 第一章概述 之间的交互。 1 3 2 当前研究的热点 目前关于w f m s ( w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m ) 的研究主要集中在以下9 个 方面： 1 更为灵活的过程模型： 人们对于w f m s 批评最多的莫过于其“僵硬”的过程模型，这使得用户在某 些情况下( 如发生某种特殊情况) 不得不越过w f m s 而用其它方法( 如手工方式) 来完 成有关的工作。这一点主要是由于工作流管理系统建立时的过程定义与运行时的 过程执行脱节，从而致使预定义的过程模型不能很好地反应实际的业务流程。由 于对过程定义及过程实例动态修改将会带来一系列的困难，因此需要寻找更为灵 活的工作流过程形式化表示方法及过程的执行策略。 目前已有两种提高过程模型灵活程度的做法：一种做法是将过程定义的部分 工作放到运行时来完成。这方面有代表性的例子是过程的g p s g 方法表示。在此 种表示方法下，过程模型表现为一个上下文无关方法：终结符表示一个具体的活动， 而非终结符则表示一个可以继续细分的子过程。g p s g 文法与上下文无关文法的不 同之处在于在g p s g 文法中可以加上一些限制条件，以表示各活动之间的约束关 系。而过程实例就是符合此文法规则的一个句子。这种表示法最大的优点在于可 以在过程实例的运行过程中对文法规则进行修改，如加入新的规则、删除不合适 的规则、对已有规则进行细化等，以突破w f m c 参考模型中建立时功能与运行时 功能的界限，使过程模型能够随实际工作状况的需要而动态地改变。但此种表示 法对于用户提出了比较高的要求，例如他们必须理解此种文法，必须知道如何对 文法规则进行修改等。使用此种过程模型的系统在过程实例的执行方式上一般选 择目标拉动的方式。 另外一种提高灵活性的做法是从过程实例的执行入手。传统的做法是所有活 动的执行都是由w f m s 负责的，而在f r e e f l o w 中，过程的执行可以由用户加以 干预为支持此种执行方式，需要给每一个活动定义六种不同的状态，其中 i n a c t i v e ，a c t i v e 及r e a d y 为用户态( 表示用户可能的操作) ；而d i s a b l e d ，e n a b l e d 及p e n d i n g 为系统态( 表示活动同系统中其它活动之间的关系) 。这样就把在传统 系统中被混为一谈的活动的时序关系和依赖关系区别开来，从而也就实现了活动 之间的依赖关系与活动的执行顺序之间的分离。在此种模型下，活动的系统态将 电子科技大学硕士学位论文 由w f m s 维护，而用户则可控制活动的用户态，以使系统在认为某个活动不能继 续进行时( 违反某种依赖关系) 用户仍然可以根据实际情况让过程执行下去，但过程 的总体状态仍将得以正确维护。这种能力对于处理常规流程之外所发生的各种异 常情况是非常有效的。 2 面向对象的w f m s ： 面向对象( 0 0 ) 的思想反映了人类思维的一般特征( 从特殊到一般及从一般到 特殊) 。进入9 0 年代，基于这一思想而发展起来的各种技术，如o o a ，o o d ， o o p 等在计算机领域得到了广泛的应用。随着w f m s 研究的不断深入，0 0 思 想也被引入进来，逐渐形成了面向对象的w f l s ( o o w f m s ) 。关于o o w f m s 的 研究有两个不同的层面。其一是指w f m s 本身的实现使用了o o p 的方法，即将 w i l l i s 系统中的各种元素以对象的形式加以描述，并在某种环境下加以实现： o o w f l v l s 研究的另一个方面是关于面向对象的过程模型，即使用面向对象的方法 来完成业务过程的分析建模，并得到相应的对象表示。 3 智能化的砌s ： e l l i s 曾经指出：人工智能( a i ) 所使用的经常是启发式或扩张性的方法。这种 方法使得系统中的信息能够随人机交互过程的进行而动态增长( 学习过程) ，而不 是在一开始就将系统中所有的信息都定义好。考虑到用户的工作过程实际上是业 务过程的具体体现，因此可能通过实例学习的方法完成业务过程的自动建模。这 要求w f m s 系统本身具有学习的功能，能够从各用户的实际工作中( 如开始对某 些数据的处理，并指定将处理结果传递给另外的用户继续处理，如此直至最后一 个用户指示此过程的完成) 提取出各种参数而得以相应的过程定义。 4 对同步协作的支持： w f m s 的基本功能是对异步的结构化协作的支持，即将一个用户工作完之后 生成的结果数据自动传递给下一个环节的用户进行处理。而同步协作则是各参与 者实时地交流思想，最终得到某个结果的过程。为提供此种能力，可以从两个不 同的方面着手。首先可以提供使多个用户能够按同步协作的方式完成工作流形式 化定义的能力。另一方面，就是突破现有w f l v i s 中各工作项都是由某个特定的用 户完成的限制，让它同时出现在多个用户( 或某个用户组中所有用户) 的工作项列表 中，并能够被这些用户同时打开并进行处理。这种同步协作能力的引入对过程定 义、工作项的维护及分配以及客户程序提出了新的要求，例如服务器保证被处理 的工作项的数据与状态的一致性，客户应用应该能够提供对同步协作的支持等。 5 对移动用户的支持： 第一章概述 商业社会的激烈竞争要求企业具有良好的反应能力。移动办公正是为满足此 种要求而出现的一种新的工作方式，它使得员工能够随时随地处理他们的业务。 移动计算设备( 如笔记本及手持设备) 的普及为这种办公方式的实现提供了良好的 硬件条件，而w f m s 则为之提供了一种理想的软件环境。但早期的w f m s 系统 一般都是基于l a n 环境而构造起来的，它一般要求用户一直保持同w f m s 的连 接。为了支持此功能，需要在w f m s 客户程序与工作流引擎之间定义相应的协议。 对该协议的基本要求是在尽可能增强移动用户自主性( 能够在断开同系统连接的情 况下继续对其工作项进行处理) 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。这方面比较早的研究是让工作流的设计者指定个过程中哪些活动是司 按“断连”方式进行处理的。比如一个三阶段协议( 断连前、断连中以及重新连接 阶段1 以便用户能够方便地将工作项及其相关的数据下载到本地，在断开与系统连 接的情况下对之处理完后重新建立同w o 讧s 的连接并将处理完后的工作项保存 到w f m s 中。这种方式将极大的提高用户的自主性与灵活性。 6 基于w 曲的w f m s ： w e b 技术因其界面的一致、简单及与平台的无关性面在其出现之后就得到了 迅猛发展。i n t e m e t 的发展及企业i n t r a n e t 的建构为人们提供了一个理想的协同工 作环境，同时也使得基于w e b 建立工作流管理系统成为可能。这方面的研究是最 近些年来才开始的。在目前能够见到的系统中，一般是使用h t m l 页面通过w e b 浏览器向用户表示w f m s 中的各种信息，如用户的工作项列表、待处理的数据、 过程的进行状态等。而在w e b 服务器端，则通过c o r b a ( c o m m o n o b j e c tr e q u e s t 。b r o k e ra r c h i t e c t u r e ) ，j 2 e e ( j a v a2e n t e r p r i s ee d i t i o n ) ，n e t 等技术完成工作流引 擎与w e b 服务器之间的信息传递。 7 分布式w t m s ： 为了支持跨企业的异构计算环境下大规模工作流管理，现有的w f m s 的能力 必须从多个不同的方面加以扩展，以提高系统的可靠性、可伸缩性及容错能力等。 关于这方面的研究目前主要包括： 分布式的体系结构这主要是为了突破现有系统中单工作流执行引擎的各种局 限，通过多个引擎之间的协作共同完成过程实例的执行，如各工作流引擎分别控 制部分活动的运行或者是不同活动的运行。当一个节点崩溃之后，其余节点可以 立刻接替其工作。这方面比较有代表性的系统包括u l t i m u s 和f l o w m a r k 。在 u l t i m u s 中，多个工作流引擎可以互相备份。而在f l o w m a r k 中，多个w m ( w o r k f l o we n g i n e ) 构成的集群之间通过种消息传递机制来传递过程实例中各 电子科技大学硕士学位论文 活动的信息。分布式的结构在提高过程实例的执行效率与系统可靠性的同时也会 带来一些新的问题，如过程实例状态的维护及用户工作项列表的维护将比集中式 的结构更为困难。分布式数据管理是w f m s 系统的一个重要功能。但w t m s 目 前的系统很多都是基于某种d b m s 系统而建立起来的，它们本身在数据管理方面 的能力比较差。由此带来的一个问题就是由于d b m s 本身并不理解它所管理数据 的语义，因此对数据的管理不可能达到理想的效果。为了同分布式的体系结构相 适应，同时也是为了增强w f m s 在数据管理方面的能力，可以将分布式数据库系 统方面的有关理论，如分布式的查询处理、差错恢复等引入到w f m s 中。目前的 一般做法主要是引入一种数据复制机制。例如将工作流管理系统中的不同的过程 按其重要程度的不同而分成三类( 关键性的、重要的及普通的) ，对每一类分别采 取不同的复制策略：热备份、冷备份以及不备份。另外在将过程的执行分配到多 个w f e 上完成时，需要考虑过程实例状态查询及用户工作项维护上的一些优化策 略。 8 事务型w i m s ： 这方面的研究主要是试图将一些高级事务模型( 如s a g a ，f l e x i b l et r a n s a c t i o n ) 等应用到工作流系统的过程实例的执行中，以提高w f m s 的可靠性，如保证过程 实例中各活动执行的完整性。但到目前为止，事务处理中的许多概念，如事务的 a c i d 属性、失败语义等在w f m s 中的定义仍然是不明确的。已有的研究表明， 工作流模型比高级事务模型具有更为丰富的语义，w t m s 为高级事务模型的实现 提供了一个理想的环境。 事务型工作流研究的一个重要方面是过程补偿，也即当活动执行失败时如何 将其影响撤消掉，这将涉及到对某些活动的撤消及另外一些活动的重新执行。由 于活动的补偿和重新执行都具有较高的开销，因此在过程补偿时应尽量减少这两 种活动的数目。 9 工作流系统之间的互连： 随着大量各具特色的w f m s 产品涌入市场，不同的企业或企业内的不同部门 可能会选用不同厂家的产品。而跨企业及企业间大型工作流应用需求的增加要求 能够将这些异质的w f m s 互连起来( 即在两个或多个w t m s 之间传递工作项和 执行控制) 以协同完成复杂的业务过程。分布式结构的w f m s 本身就有一个如何 将各工作流引擎互连起来的问题。 w f m s 互连的关键性问题包括三个不同的方面。首先是互操作模型的确定， 即一个工作流引擎上过程实例与另外一个工作流引擎上过程实例的执行关系。 1 0 第一章概述 w f m c 参考模型给出了四种不同的互操作模型( 链式、嵌套、对等及并行同步) 。其 次，对不同的互操作模型，需要确定所需的互操作一致性级别。w f m c 一共定义 了八种级别。在最后选定的互操作模型和级别下，可定义一组操作集来实现之。 1 3 3 存在的问题 工作流技术经过近2 0 年的发展已经在理论研究与实际应用方面取得了重要成 果。但是在以下几个方面工作流技术还存在着一些不足之处，需要进行更多的底 层设施不成熟：好的工作流应用产品需要底层通讯基础结构提供安全、高效、容 错、可靠的分布式计算环境，但是目前的应用在这一点上还不能完全满足用户提 出的需求。标准问题不统一，开发商提供了不同的建模、流程定义、实现标准， 各自为政，使异构系统的协同上作非常困难，用户难以进行多个产品的继承。尽 管工作流联盟w f m c 给出了建议性标准，但是目前还没有一件产品能够完全实现 这些标准，大多数仅仅是符合其中的小部分而已。w f m c 提出的标准想要达到象 关系数据库模型( 如结构化查询语言s q l ) 那样的程度还需要很长的路要走。仿真评 估：缺少一种能够对市场上各种工作流产品进行综合评估的统一方式或手段。一 个刚刚实现的工作流应用在实际工作中会产生怎样的效果，会对原有工作带来哪 些影响，新系统的性能如何? 如果完全采用事件验证的方法，如果出现严重问题， 那么代价必然是昂贵的。缺乏仿真方法和仿真工具的工作