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基于u m l 活动图的工作流模型摘要工作流技术是实现企业业务过程建模、仿真分析、优化、管理与集成，从而最终实现其自动化的核心技术。在工作流技术中，关键问题之一就是对工作流模型理论的研究，工作流模型的好坏对于整个工作流管理系统的实施及性能来说意义重大。如何建立个简单灵活、富于表现力且符合工作流模型规范的工作流模型是开发者的重点也是用户关心的事情。现在，基于u m l 活动图的工作流模型成为了工作流模型理论研究的一个热点。而且现在，u m l 2 0 活动图改进了u m l l x 版本中活动图的很多不足，使其更加适合于描述工作流。本文正是基于u m l 2 0 活动图对工作流模型展开研究的。首先对工作流模型理论进行了深入的研究，提出了工作流的四层模型结构分为元模型层、模型层、实例层和执行层，并在借鉴前人理论的基础上对w f m c 的工作流元模型进行了新的三维扩展以过程元模型为核心，以组织元模型、资源元模型、规则元模型为其三个空间纬度，并且工作流各种数据充斥在整个三维空间内。其次，本文在分析了u m l 20 活动图的新特性及其在工作流模型中应用优势后，将u m l 2 0 活动图的新特性及u m l 的扩展能力融合到工作流模型中，提出了一个基于u m l 2 0 活动图的工作流模型w f m u 2 a d ，并给出了其各个子元模型的模型元素及与u m l 2 0 活动图元素的映射关系、六种基本路由结构和八点建模规则。最后，采用w f m u 2 a d 建模方法建立了一个简单工作流模型，并对此方法进行了论证，得出此方法是适合描述工作流模型的结论。关键词：工作流元模型；w f m u 2 a d ；u m l 2 0 活动图；三维元模型：四层模型t h ew o r k f l o wm o d e lb a s e do nu m la c t i v i t yd i a g r a ma b s t r a c tt h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yi st h eb u s i n e s sp r o c e s sc o r et e c h n o l o g y ，b e c a u s et h a ti tc a na c h i e v e sm o d e l i n g ，s i m f f l a t i o n ，p t i m i z a t i o n ，m a n a g e m e n ta n di n t e g r a t i o n ，a n df i n a l l ya u t o m a t i o n t e c h n o l o g y si nw o r k f l o w ，o n eo f t h ek e yi s s u e si st h es t u d yo f w o r k f l o wm o d e lt h e o r y t h eq u a l i t yo f t h ew o r k f l o wm o d e li ss i g n i f i c a n tm e a n i n gt oi m p l e m e n t a t i o na n dp e r f o r m a n c eo ft h ee n t i r ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m h o wt ob u i l das i m p l e ，f e x i b l ed i v i d e n dp e r f o r m a n c ea n da c c o r dt h es t a n d a r d so fw o r k f l o wm o d e li st h ef o c u so fd e v e l o p m e n ta n dt h ec o n c e mo fu s e r s n o w ，t h ew o r k f l o wm o d e lb a s e do nu m la c t i v i t yd i a g r a mh a sb e c a m eah o tt h e o r e t i c a lr e s e a r c ha n d ，u m l2 0a c t i v i t yd i a g r a mh a si m p r o v e dm a n ys h o r t a g e so f u m l l x ，i tc o u l db em o r ea c c u r a t e l yd e s c r i b e dt h ew o r k f l o w t h i sp a p e rr e s e a r c h e si n t ot h ew o r k f l o wm o d e lb a s e do nu m l2 0a c t i v i t yd i a g r a m f i r s to fa l l ，t h i sp a p e rh a sai n - d e p t hs t u d yo nt h et h e o r yo ft h ew o r k f l o wm o d e l ，p r e s e n t saf o u r - l a y e rf r a m e w o r ko ft h ew o r k f l o w - - m e t a - m o d e ll a y e r , m o d e ll a y e r , i n s t a n c el a y e ra n di m p l e m e n t a t i o nl a y e r , g i v e san e wt h r e e d i m e n s i o n a le x p a n s i o no nt h eb a s i so ft h ew f m c7 sw o r k f l o wm e t a m o d e la n dt h et h e o r y sf r o mp r e d e c e s s o r s t h ep r o c e s sm e t a - m o d e li sa st h ec o r eo ft h et h r e e d i m e n s i o n a lm e t , a - m o d e l ，o r g a n i z a t i o nm e t a - m o d e l ，r e s o u r c em e t a - m o d e la n dr u l em e t a m o d e la r ei t st h r e el a t i t u d e s ，a n dt h ev a r i o u sd a t a so fw n r k f l o wa r ei nt h es p a c eo f t h r e el a t i t u d e s ，r e f i n i n gt h ee l e m e n t so f t h ew o r k f l o wm o d e l ，e n u m e r a t i n gt h ee x i s t e dm e t h o d so fw o r k f l o wm o d e l i n ga n di t si m p r o v e m e n td i r e c t i o n s s e c o n d l y ，a f t e rs u m m a r i z i n gt h en e wi d e n f i t y so fu m l 2 0a c t i v i t yd i a g r a ma n da n a l y z i n gi t sa p p l i c a t i o na d v a n t a g e si nw o r k f o wm o d e l ，w ei n t e g r a t et h en e wf e a t u r e so fu m la c t i v i t yd i a g r a ma n dt h ee x p a n s i o nc a p a c i t y so fim m p r o p o s eam o d e lb a s e do nu m l2 0a c t i v i t yd i a g r a m - - n a m e dw i m u 2 a d ，p r e s e n ti t se l e m e n t so f v a r i o u ss u b m o d e la n dt h em a p p i n gt ot h ee l e m e n t so fu m l2 0a c t i v i t yd i a g r a m ，g i v ei t ss i xb a s i cr o u t i n gs t r u c t u r e sa n de i g h tr u l e so fm o d e l i n g f i n a l l y ，w eg i v eas i m p l ew o r k f l o wm o d e lb a s e do nw f m u 2 a da n dh a v ed e m o n s t r a t e dt h i sm e t h o d ，a n dh a v eac o n c l u s i o nt h a tt h i sm o d e l i n gm e t h o di ss u i t a b l ef o rt h ed e s c r i p t i o no f w o r k 日o wm o d e l k e yw o r d s ：w o r k f l o wm e t a - m o d e l ，w f m u 2 a d ，u m l 2 0a c t i v i t yd i a g r a m ，t h r e e d i m e n s i o n a lm e t a m o d e l ，f o u r - l a y e rm o d e l学位论文独仓j 性声明本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明；i 用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：么至盔：消学位论文使用授权声明日期：_ 汹7 ；1 2 本人突全了解太庆石油学院袁关保留、使用学位论文的规定，学校有权保馨学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利晷的的少量复稍并允许论文进入学校图书蝗效查阕。有权将学位论文的内察编入蠢关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后逢惩本规定。学位论文作者签名：彳尹春国导辩签名：5 蛳日期：z 咿1 ；1 l日期：勿u 7 a创新点摘要1 提出了工作流的四层模型结构理论，将1 ：作流分为元模型层、模型层、实例层和执行层，各层之间相互联系贯通。工作流开发过程复杂而且逻辑性强，对工作流进行分层，明确了f ：作流主要概念的层次关系及工作流执行的逻辑顺序。2 对工作流管理联盟的工作流元模型进行了三维扩展，提出一个工作流三维模型以过程元模型为核心，资源元模型、组织元模型和规则元模型作为三维空间的三个纬度，而工作流各种数据充斥在这个三维空间内。该扩展模型增强了工作流元模型的扩展能力，使之对企业业务的描述具有较大灵活性。3 建立了u m l 2 0 活动图元素与工作流元模型元素的映射关系，提出了一个基于u m l 2 0 活动图的工作流模型方法一w m u 2 a d ，并给出了其六种基本路由结构和八点建模规则。此方法简单直观、表达能力强、易扩展、易集成、具有一定的分析优化能力。人庆石油学院硕 研究生学位论文引言当前，信息技术在企业中的应用已经从以功能为核心的阶段发展到以过程为特征的阶段。寻求一种能够有效地从企业的业务过程角度来支持企业的运作的信息技术平台已经成为企业提升运作效率，优化业务过程。提升管理水平的迫切需要。同时，并行工程，敏捷制造，虚拟制造等新的运作模式更需要能够对于业务过程提供支持的信息技术平台。而工作流技术作为一种实现企业过程自动化，支持面向过程的管理以及实现业务过程优化的技术，因为其区别于通常以业务和功能为核心的软件技术而受到广泛关注。它对于充分利用组织资源、提高运行效率以及自动化水平都有重要的作用“。随着企业对于通过信息技术来提高自身的竞争力的强烈需求，工作流技术由于其面向过程的特点而具备了更多的优势。目前，工作流技术研究的主要方向之一就是对工作流模型理论的研究。工作流模型是工作流管理系统的基础，它决定了系统的行为和功能特性。良好的工作流模型应能严格规范工作流的运行规则，从而使工作流执行程序能在运行时解释工作流模型，正确调度和分配任务。可以说，一个好的工作流模型是实现一个具有高度的灵活性、可靠性、可用性、可伸缩性和互操作性的工作流管理系统的基础和关键，并最终决定一个工作流管理系统的成败。由于工作流模型的重要性和建模技术的重要意义，对于它们的研究成为该领域应用的一个重要方向。人们在工作流建模方面进行了很多有益的探索，提出了多种建模技术，并在不同的工作流管理软件中得到了使用。现在，主要研究或应用的工作流建模方法有：基于活动网络的建模方法、基于p e t r i 网的建模方法、基于状态和活动图的建模方法、基于事务的建模方法、基于语言行为( s p e e c h a c t l a n g u a g ea a i o n ) 理论的建模方法和基于协调理论( c o o r d i n a t i o nt h e o r y ) 的建模方法。但是，由于工作流技术是一个从产品逐步发展而来的技术，所以，各种建模技术都是和各个不同的工作流管理系统相配合的，这就造成了多种不同的工作流建模技术共存的局面，而且，不同的工作流建模技术产生的模型不能互相通用。给工作流技术的应用带来了很大的障碍。统一建模语言o j n i f i e am o d e l i n gl a n g u a g e ，u m d ，是一种通用的可视化建模语言，已经成为信息系统和业务建模的标准语言。其中的活动图被认为是十分适合工作流建模的。基于u m l 活动图的工作流模型，能够使工作流模型更加容易被建模者理解应用，可以为使用工作流管理系统的用户提供一种多视图的可扩展的业务模型。并且基于u m l活动图的工作流模型可以与企业信息及应用系统集成，实现企业业务过程和企业资源的真正重组。现在人们已经进行了大量的基于u m l 活动图的工作流建模方法研究“1 ，但他们都是基于u m l l x 版本的。在u m l l x 版本中，活动图被认为是状态机的变体，这直接导致了活动图中的很多概念意义不明确或歧异。0 l 亩2 0 0 3 年，对象镣理组织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，o m g ) 推出t u m l 2 0 版本，篡对活动豳进行了很大改动。在u m l l x 中，活动阉被认为燕状态机弱交体，这确保7 模型鲍惑构性，僮是帮给模型的形式增颤了很大的约束。在u m l 2 0 中，状态图和活魂蹋的元模型被分离开，并且活动的谮义主要松散地基于p e t r i 网的语义“”，即把活动图理解成令牌沿活动边流幼两不是状态转换，添加了许多新的流特征在u m l l x 中，动作的结棱爨氛含一些羧铡滚裁裁，毙磐锤嚣表达或黪对象集会表达式，这缮热了动终豹复杂性。在u m l 2 0 中，幼作被重新定义为基本的活幼节点，活动圈中的节点不再称作“滋动( a c t i v i t y ) ”，而鼹称作“动作( a c t i o n ) ”，“活动”是更高级的结构，包括一系列的“动作”，同时将控制流和更离屡次豹机制转移副活动模型m i 。势且，在i j m l 2 o e e ，“滔动努嚣( a c d v i b , p a r t i t i o n ) ”可黻怒：维戆，辩活动可菇迸露承平和垂壹戆二维建模。遮就保证了业务流程可以采用多视角建模。这些新特性，都使u m l 2 0 活动圈能够更加准确地描述王作流。本文歪是基予鼓上分撰，褥融溅娩，0 矮鹞嚣菱熬逶会予簧求其有篱攀壹鼹、窑易操作和精确语义等特点的工作流建模的结论，静提出了一个麓于u m l 2 0 活动图的工作流模型描述方法一w 伽y 2 a d 。2人庆石油学院硕l ：5 j f 究生学位论丘：第1 章工作流技术简介1 1 计算机软件系统发展计算机软件系统经过在企业中的多年应用和发展，已经深入到企业运营中的各个领域。这些应用包含了产品设计、生产控制、资源管理、决策支持、日常办公、项目管理、物料采购和销售服务等各个方面。可以说，离开了各种功能的软件系统的支持，很多的企业就难以开展工作了。另一方面，除了这些以功能为主要关注点、着重于与某一功能相关的信息处理的软件系统之外，呈现出以过程为特征的应用正受到更多地关注。现在，计算机在企业中的应用已经发展到了以过程为着眼点，通过对不同跨度业务过程提供支持的面向过程的业务处理阶段“”。同时，企业面l 临的竞争环境的变化使得企业更加希望通过信息技术来提升企业在各个方面的竞争力，这就需要通过一种信息技术平台来将企业的各个业务部分进行紧密的耦合，实现业务信息更为高效、迅速的沟通与传递，将企业联结成一个能够迅速地对外界的变化做出反应、能够灵敏地适应环境变化的、高度灵活的整体。这些都要求能够有一个强大的信息技术平台，用它来连接企业中的各个部门。而企业的经营活动是通过一个个不同功能的业务过程共同完成的。所以，要有效的通过信息平台将企业连成一体，就需要从业务过程的角度出发，构建企业业务过程的一体化信息平台。而工作流技术正是这样一种以业务过程为处理对象，以计算机软件系统为工具，实现企业业务过程的自动化、集成与整合、过程优化的计算机应用技术，其所使用的软件平台称为工作流管理系统( 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 ) 。工作流技术就是通过应用工作流管理系统，来实现企业业务过程的自动化和有效衔接，并把企业各个不同的业务系统连通起来，为企业业务过程的自动高效的运行提供一个软件支持环境“”。因此，工作流技术将会为整个企业的运行建立起一个强大的信息处理与业务管理平台。同时，各种新的以流程和信息为沟通模式的变革，如计算机集成制造系统、并行工程、敏捷制造、虚拟制造等“”，都需要能够从企业经营过程的角度提供信息集成平台。所以，工作流技术有着良好的应用前景，对于它相关问题的研究有着重要的实际意义。目前，计算机软件系统也正发展到了工作流管理时期，如图1 - 1 所示“”。工作流管理实现了将业务过程从应用程序中抽取出来，实现了管理和应用的分离，具有很多优点：( 1 ) 获得了统一的管理功能，并且可以在多个任务中重复使用相同的业务处理功能，实现企业资源的充分利用o ”。( 3 ) 极大地弱化了应用程序的业务管理功能，使应用程序更具独立性与稳定性，非常简单且独立于他们的业务过程环境。这就使以后对业务过程重新建模成为可能“”。( 3 ) 在管理层，使得集成更广泛的应用程序成为可能，它甚至能够将新应用与旧有系统集成起来。并且，工作流实例的状态也是易于确立的，因此更容易追踪业务过程m 1 。3第1 章工作流技术简介( 4 ) 应用程序易于替换，更新粒度小，对整个系统的运行影响小。( 5 ) 降低了管理成本，避免不必要和重复的工作，提高了工作人员的工作效率。( 1 群9 9 j - ) 一：jla p p l i c a t i o n( 1 9 6 5 - 1 9 7 5 )d b m sf 1 9 7 5 1 9 8 5 )一a p p l i c a t i o n( 1 9 6 5 1 9 7 5 )。一e r a t i n g 跏蛐ll肭埘h t e do p e r a t i n g 跏蛐l1 2 工作流发展及现状图1 - 1 计算机软件系统通用功能分解传统的企业计算机管理信息系统的主要功能有三个，即信息处理、事务处理与决策支持。信息传递和信息处理是计算机管理信息系统的主要功能之一，它是企业进行事务处理和经营决策的基础。在信息传递和信息处理结果的基础上，各级领导进行相应的决策活动，这些决策活动决定了企业业务的开展方式和经营战略。如何方便地在不同的业务部门、业务人员之间高效地进行信息传递是企业领导和业务人员十分关心的问题。由于信息需要一定的载体和方法才能够实现有效的传递，在计算机软件没有成为主要的业务支持工具前，实现信息传递的最好方式是通过纸张作为载体，利用通知、文件、信涵和报告等方式在不同的业务部门和业务人员之间进行传递。这种以传统的纸张为载体的信息传递与处理方式的效率很低，给企业的生产经营带来很多不利的影响。在计算机广泛普及及企业的计算机应用水平日益提高的情况下，企业业务人员希望能够在企业计算机极其网络的环境下开展日常的无纸化的业务工作。一些公司和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，用来实现日常表单处理的电子化与自动化。这些系统通常以主机终端方式运行在大型机或小型机上，用户可以中断运行位于主机上的应用程序。它们可以看成是现在工作流管理系统的一个雏型。2 0 世纪8 0 年代中期，以f i l e n e t 和v i e w s t a r 为代表的一些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g 以及光盘存储等功能结合在一起，形成了一种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。比较典型的还有f i l e n e t 于1 9 8 4 年推出的w o r k f l o b u s i n e s s s y s t e m ，v i e w s t a r 于1 9 8 8 年推出的v i c w s t a r 。很显然，4人庆石油学院硕l ? 研究生学位论文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。我们还可以看出，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，随着计算机的普及和网络的延伸，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，企业物理位置的分散性和决策制定过程的分散性特征日益明显，对日常业务活动详尽信息的需求日益提高，以c s ( c l i e n t s e r v e r ) 体系统结构和分布式处理技术为特征的信息处理与应用环境得到了广泛的应用。这些现象都说明了这样一个事实：集中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能够高效运转并接受密切监控已成为一种趋势。在这种不可抗拒的技术背景下，工作流管理系统也由最初的创建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，使得人们从更深的层次和更广的领域上对工作流展开了研究“”。1 9 9 3 年工作流技术的标准化组织工作流管理联盟( 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。为了实现不同工作流产品之间的互操作，w f m c 在工作流管理系统的相关术语、体系结构及应用编程接口( w a p i )等方面制定了一系列标准。目前，除了工作流管理联盟w t m c 以外，一些知名的研究机构也开始致力于工作流研究包括工作流与过程重组国际协会( w o r k f l o w a n d r e e n g i n e e r i n gi n t e r n a t i o n a la s s o c i a t i o n w a r t a ) 、a i i m ( a s s o c i a t i o nf o ri n f o r m a t i o n & i m a g em a n a -g e m e n t ) 、i b m 的a l m a d a n 研究中心、w i d e 工作流研究组、i n f o c o s m 公司的m e t e o r产品研究组等。研究工作流标准化的组织也由1 9 9 5 年的w f m c 一家增加到面现在的十几家。国内也积极开展了这方面的研究并且开发出了相应的工作流产品。如：东大阿尔派公司的u n i v e r s a lw o r k f l o w 通用工作流平台，它为最终用户提供以工作流驱动为基础的全面企业解决方案。以清华大学、浙江大学、国防科技大学、上海交通大学、东北大学、东南大学为代表的多家高校也都在进行这方面的研究工作“”。其中，清华大学国家c i m s 工程研究中心研制的基于c o r b a 和w e b 的分布式工作流管理系统c i m f i o w 、上海交通的基于p e t r i 网的分布式工作流管理的研究、浙江大学研制的工作流过程描述语言( w o r k f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g e ，w p d l ) 编译制导的工作流建模支撑平台，都取得了良好的研究成果。在全球范围内，对工作流的技术研究以及相关的产品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、移动式计算和h a t e m e t服务等都已被容纳到工作流管理系统之中。据统计，基于工作流的产品每年以两位数字的速度推向市场。现在，市场上工作流产品极其丰富，主要有以下四种分类：( 1 ) 基于文件的工作流系统。以共享文件的方式来完成任务。这种类型的产品产生最早、运用最成熟、最具有多样性，通常包含有c s 模式的图像、文档和数据库管理系统。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 e r t 的i n c o n c c r t 。第1 章工f f 洫技术简介( 2 ) 基于消息的工作流系统。通过用户的电子邮件系统来传递文档信息。这种类型的产品都实现了与一种或多种电子邮件系统的集成。代表产品有n o v e u 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 的i n e m p o ，k e y f i l e 的k e y f l o w 。( 3 ) 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，但是发展迅速，已经成为一种最新的流行趋势。许多工作流供应商开发的产品，纷纷提供在原有产品的基础上对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 的a c t i o n w o r k sm e t r o ，u l t i m u s 的u l t i m u s 。( 4 ) 群件与套件系统。依据划分标准，这一类产品与前面三种产品有很大的重叠，但是在这里却有必要把它们独立划分出来，因为这类产品都需要依赖自己的独立应用基础结构，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，他们本身就构成了一个完整的应用开发环境。代表的产品有i b m l o l u s 的l o t u s n o t e s ，m i c r o s o f t的o f f i c e 与e x c h a n g e ，n o v e l l 的g r o u p w i s e 。尽管工作流技术由最初的萌芽状态发展起来，并取得了相当大的成果，但工作流管理作为一个新兴的研究领域，自然还存在着很多问题有待于进一步研究解决。目前工作流产品存在着以下几方面的不足“”：( 1 ) 缺乏互操作性。在工作流管理系统开发的早期，由于缺少统一的标准，大多数工作流产品之间互不兼容。后来，虽然工作流管理联盟提出了一套工作流管理系统的标准，但要实现工作流之间无缝的互操作，还需要开展相当多的工作。，( 2 ) 并发访问和出现错误时，缺乏正确和可靠的支持。工作流实例在运行过程中，可能出现多个动作同时访问共享资源的情况，各个动作在数据操作上会相互重叠。为了保证系统正常运行，必须进行并发控制，防止出现“脏数据”等现象。另外，当工作流非正常中断时，如何恢复数据的一致性也是需要解决的问题。( 3 ) 性能问题。大多数工作流产品无法满足企业每天处理上万个、甚至每小时处理几千个业务的需求。而分布式工作流管理系统是解决工作流性能的关键，实现工作流执行引擎的分布性也是工作流的研究重点。( 4 ) 缺乏对工作流进行分析、仿真和纠错的工具。工作流模型是工作流管理系统能够正确执行的基础，所以对工作流模型的描述能力及逻辑正确性的验证至关重要。另外，对工作流管理系统的运行能够进行仿真并能对运行效果分析，对提高企业的工作效率都很有帮助。现在，分布式工作流管理系统也是研究的热点。针对以上出现的不足，现在对工作流研究主要有以下几个方面“”：( 1 ) 工作流管理系统体系结构的研究。( 2 ) 工作流模型与工作流定义语言的研究。( 3 工作流的事务特性。研究目的在于将高级事务处理技术与工作流管理技术相结合，用定义良好的模型语义与回复机制来更好地支持企业的经营过程，提高工作流系统的可靠性和实用性。( 4 ) 工作流的实现技术。包括面向对象技术、异构分布式计算、图形用户界面、消6人庆石油学院硕l 硪究生学位论殳息通信、数据库、w w w 等在内的与工作流系统实现有关的各项技术。( 5 ) 对工作流的仿真、分析和优化方法的研究。( 6 ) 工作流的集成与互操作技术。研究异构应用系统的集成以及不同工作流系统间的互操作问题。( 7 ) 工作流与经营过程重组。研究如何通过工作流系统的实现来有效地实现企业的经营过程重组。1 3 工作流主要概念( 1 ) 工作流( w o r l d l o w )自从2 0 世纪8 0 年代出现工作流技术以来，不同的研究者对工作流分别提出了不同的定义，但直到目前为止，对于工作流的概念人们仍然没有达成统一的意见没有一个统一而标准的定义。以下列举一些研究工作流问题的组织和学者的具有代表性的定义，它们分别从不同的角度对工作流概念进行了描述；aw f m c 的定义：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传递和执行“”。bg i g ag r o u p 的定义：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用的各种参数。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、数据流的建立、每一步的执行人以及每一个活动所需要的应用程序“”。ca m i ts h e t h 的定义：工作流是涉及到多任务协调执行的活动，这些任务由不同的处理实体完成。一项任务定义了需要做的某些工作，它可以以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、一条信息或者一个计算机程序。用来执行任务的处理实体可以是人，也可以是计算机系统“”。d w m p v a n d e r a a l s t 的定义：工作流是一系列工作的偏序集。工作的序列可以有多种方式，比如工作x 与y 满足x y ，当且仅当x 在y 开始之前就已经就绪”1 。e 清华大学范玉顺等人的定义：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支持下实现经营过程集成与经营过程自动化而建立的可由工流管理系统执行的业务模型“。以上这些典型的工作流定义虽然描述各不相同，但基本达成了这样的共识：以上这些典型的工作流定义都认为工作流是一个计算机实现，是企业一个具体经营流程的抽象或图示化的表示，动作和动作之间的连接关系是工作流中两个最基本的元素。它包括以下几个本质的问题：工作流业务过程是什么( 由那些动作组成，是结构上的定义) 、怎么做( 动作间的执行条件、规则及需要交互的信息，是对控制流和数据流的定义) 、由谁来做( 人或计算机应用程序，是对组织角色的定义) 、做得怎样( 通过工作流管理系统进行监控) 。( 2 ) 工作流模型( w o r k f l o wm o d e l )第l 章工俸瀛技术籀舞工作流模型( 工作流的过程横挺，也称作鼹过程定义) 最北务过程的计算机化表示，它定义豹是过程运纷中会涉及到始各季孛参数，皴避务过程的开始和终止条 孛、各个工侈环节及籀互之滴的羧潮流动与数糖流动关系等。工作流模鼙纛该完整遗撬密支持王俸滚定义的概念，为建模用户提供工作流定义所需凝的元素“”。由乎正作流不但凝明确表达般务过程中的动作以及动作删的关系，莉鼠还要对动f #执行遵锤貔鼗务麓雯| l 、凌终阑掰馋递兹痿惠、凌箨熬撬露实髂及动捧掰嚣黉戆资源等蠢面进行描述，这样才能完整地表达实际的业务j 璧程。因此，誓作流模型需要加入描述缀织、资源、数据和规则的部分，遮样就把工作流模型扩充为以过程模型为核心部分、以援则模型、组织摸型、资源模型和数据模型为糖助豹三维立体模型。过程模型所要表达斡内容燕工作流动谬黉瑷怎样豹濮痔去撬孬，瓣缓织模型要裘达兹内容薏王律流动律爨体由谯蠢执行，资源模型描述工作流可以调用的企业资源信息，规则模型描述企业的业务流程勰则和商业飙则信息，而数据模型描述童作流执行所需的各种数据工作流相关数撂、王痒滚控剃数据帮王终浚瘫用数摆。( 3 ) i 作流管邂系统( w o i k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s 种能定义、剐建和管理工作流执行的软件系统，它完成工作流的定义和管理，并按照在计算机中预毙定义好的工依流逻辑推进z 作流实例的执行“”。王稼流譬瑾系统定义、实褒耨管理工律流，宅移工俸滚羧符考( 夭曩，逡鼹) 交互，推进工作流实例的执行，并监控麓作流的运行状态。在这里需要强调指出的是工作流管理系统不是企业的业务系统。在很大程度上，置柞流管理系统为企业的业务系统运行搬获一个软转支持环壤，嚣豢娄数予翟擎个诗算撬上熬操终系绫。昃不过王撵滚警理系统支持静范围比较大，环境比较复杂丽已，所以也有人称工作流管理系统为娩务操作系统( b u s s i n e s so p e r a t i n gs y s t e m 。b o s ) 。在工作流管邂系统的支持下，通过集成其体的业务应用软件_ 鞠操作人员的操作界面，才熊够良好地宠成对企业经营过程运行的支持。所以，工终滚黪瑾系统在一今金盈或部门熬经营遂纛巾静应蘑过纛邃一个壁务纛糟软终系绫的集成岛实施过程。另外，工作流系统不同于e r p 系统。e r p 系统是面向功能的事务籁理系统，更大程度上爱满足企业的业务操作功能( 带有部分固定流程模式，灵活性欠缺) ，县薅酝决蔡令或某戆镁域瓣翅题，提囊事务楚壤载效率_ 程水警；嚣工终滚罄理系统豹饕限点爱麟向市场和鬻产，是在企她的整个韭务鼷提高企韭的媲务处理永平，强纯企韭的市场意识。在工作流管理系统的支持下，通过集成具体的业务应用软件系统( e r p 、c r m 、s c m 等) ，才能更好地完成对企业经营过程运行的支持，在更广的范围内、不同的时阈鹜度上敲磐金翌熬经营管理，提麓众盈懿整髂承乎移竞争力。8人庆石油学院坝i 研究生学位论文1 4 工作流模型1 4 1 研究现状现在，在工作流技术中，工作流模型和工作流管理系统是两个关键的部分。工作流模型是实际的业务过程的计算机化表示，业务过程所涉及的数据、人员和资源以及业务规则都在工作流模型中进行定义。工作流管理系统根据工作流模型所定义的信息来监控并推动业务过程的执行，以实现业务过程的自动化。当工作流模型由工作流管理系统接收后，系统就会按照模型的定义，将数据、文档、各个参与者以及相关的资源关联起来，并将业务数据在不同的业务参与者之间传递，推动业务过程的完成。从这个意义上说，工作流模型就是发送给工作流管理系统的命令，工作流管理系统根据这些命令进行工作。对于不同的业务过程，只需要建立好业务过程的工作流模型，把它输入工作流管理系统的工作流执行部分就可以了。由于对事物建立模型一直是人们对分析评价事物，解决复杂问题，或者进行交流的有力手段，所以，工作流建模受到了研究人员的极大关注，人们对于模型应当满足什么样的共同需求进行了研究。在国外，这方面的研究相对成熟。a a l s t 在p e 仃i 网的基础上，提出了工作流网( w o r k f l o w n e t ，w f - n e t ) 的概念，并对应用中的一些问题进行了研究o “。w i n o g r a d 与f l o r e s在语言行为理论的基础上提出了一种基于对话的工作流模型，这种模型在客户方与服务方两个角度之间的语言行为上对工作流过程进行了定义1 。a t l u r i 提出了基于着色p e t r i网的工作流模型框架o ”。r e i c h e r t 等提出支持a dh o e 工作流的框架，其基本结构是一个概念化的图形表示的工作流模型1 。k r a d o l f e r 在文献 2 5 中提出了一个工作流模型，它从功能结构、信息、行为和组织四个方面描述了一个业务过程的功能、组织、数据、执行和执行实体。然而，作为只是从概念上描述业务过程中的各种实体及其相互关系，没有给出其形式化描述方法。在国内，有代表性的研究成果有：朱军钰等采用基于p e t r i 网技术的功能网构造过程模型，可通过这个模型形式化来验证其逻辑正确性及完整性啷1 。东北大学曾春等针对c n 订s 复杂应用中的工作流，提出了s e o p e w o r k 工作流模型，来有效描述复杂应用中的工作流。中科院计算研究所的王海洋等提出了一种扩展的工作流模型的描述方法，以便支持复杂的管理模式嘲1 。中国科学院的赵志嵬等人，对u m l 活动图描述工作流模型进行了研究。1 。北京航天航空大学软件工程研究所文必龙等提出了一个基于w i m c 工作流元模型的可扩展的工作流元模型，把工作流元模型分为核心层、初始层和扩展层，并定义了工作流相关对象来抽象企事业中各种模型的各个对象m 1 。理想的工作流建模方法应该能够清楚地定义任意情况下的工作流，能够适应用户在建模过程中提出的各种要求。然而，到目前为止，人们虽然提出了不少有意义、有见解的工作流建模方法，但从建模的能力上看，距这一理想情况尚有一定的距离。由于工作流首先必须描述清楚一个经营过程是怎样进行的，也就是说，应首先考虑如何清晰直观第l 章t f f 流技术简介地描述过程。因此，许多工作流模型都是从过程的描述入手，比如流程图、状态图、活动网络图等基于图的工作流过程建模方法。这一类基于有向图模型的优点是比较直观，容易理解，一般情况下，图中的节点表示过程中的动作或者状态，而有向弧则表示节点阃的时序依赖关系。目前，基于图的工作流过程建模方法主要有：数据流程图( d a t af l o wd i a g r a m ) ，功能语言i d e f 系列，p e t r i 网和u m l 活动图等。数据流程图可理解性较强，有较好的计算机化能力，但是缺乏抽象机制：功能语言i d e f 系列可以非常清晰地、分层次地用图形描述过程的功能，但是缺乏动态分析的能力；p e t r i 网在清晰度和准确性方面有较强的优势，但p e t r i 网模型比较复杂，理解起来比较麻烦；基于u m l 活动图的工作流模型，可以方便直观地描述用户需求、系统的静态特性和动态行为，实现系统的模块化和模型的重甩，能够使工作流模型更加容易被建模者理解应用，可以为使用工作流管理系统的用户提供一种多视图的可扩展的业务模型。并且基于u m l 活动图的工作流模型可以与企业信息及应用系统集成，实现企业业务过程和企业资源的真正重组。现在基于u m l活动图的工作流模型越来越受到工作流研究者的青睐，国内外对其都进行了广泛而深入的研究。1 4 2 现有建模方法及分析理想的工作流过程建模方法能够清楚的定义任意情况下的工作流，能够适应用户在建模过程中提出的各种要求。然而，到目前为止，人们虽然提出了不少有意义、有见解韵工作流过程建模方法，但从建模的能力上看，距这一理想情况尚有一定距离。相对于工作流产品的实现技术和发展速度而言，工作流建模理论的研究相对滞后，在建模方法上，还没有形成比较系统化的理论体系。目前，常见的工作流建模方法主要有以下几类：( 1 ) 基于活动网络的建模方法o ”。该方法将经营过程归结为一个活动和子活动形成的网络，以活动和活动之间的关系为基础。模型分为过程逻辑和任务逻辑两部分，过程逻辑着重描述活动( 或任务) 间的控制依赖关系，它是对经营过程较高级别的抽象；任务逻辑着重定义具体活动或任务执行时所需的细节信息，包括信息对象、执行者信息、事件处理器、应用工具等。这种建模方法的优点是比较简单、直观、便于理解，适合于流程较为固定、异常情况较少的生产型工作流的建模，有利于企业规范自身的内部流程，并且在需要进行模型验证时可以将其转化为扩展p e t r i 网模型来进行验证。但这类模型往往缺乏柔性，对紧急情况的应变能力不足，显得比较死板。( 2 ) 基于形式化表示的建模方法。”。在所有的工作流模型验证理论中，用p e t r i 网对工作流系统进行建模、分析和验证是其中历史最悠久同时也是应用最广泛的一种。p e t r i网是用于建模和分析过程的一种十分成熟的技术。当把它应用到工作流领域时，一方面，1 0大庆哲油学院颀士研究生学位论文p e t r i 网可以作为设计语言，用来说明复杂的工作流；另一方两，p e t r i 网理论提供了强大静分辑技术，可戮被瘸寒验汪工终滚过程定义黪爱殡毪。在所有使用p e t r i 网对工 筝流避行建模的联论中，a a l s t 稳出的一套瑷论是其中最霄代表性也是具有主肆地位的。a a l s t 在他的一系列著作中，提出了使用扩展的p e t r i 网作为工佟流的建模工具，从面对工作漉进行建模、分析和验证等的一系列璁论。a a l s t 将蔫予建模王俸滚避耧定义酶翻隧交体称为互露漉 ( w f - n e t ) ”1 。一个工佟流薅需要满足两个浠求。首先，工作流网有一个输入场所和个输出场所，输入场所中的令牌相当于需要处理的工作流实例，输出场所中的令牌棚当于己经被处理的工作流实例。