（计算机应用技术专业论文）基于xml的wfms管理工具及系统分析.pdf

大连理下大学硕士学位论文 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，越来越多的企业正在广泛地使用工作流技术以提高企业的运行 效率。工作流管理系统主要包括如下四个子系统：工作流建模工具，工作流引擎，客户 应用程序和工作流管理工具。工作流建模工具负责工作流过程定义，工作流引擎包括了 引擎的工作机制及资源分配方式，客户应用程序主要处理工作流参与者与系统之间的交 互。工作流管理工具主要负责组织机构的建立与更新，过程实例的管理与监控以及系统 性能分析。在介绍了工作流技术，随机p e t r i 网技术的基础之上，本文将着重介绍自主 研发的工作流管理工具，及其在系统性能分析上的设计与实现。 工作流管理系统性能分析是工作流研究中非常重要的一个方面，使工作流系统设计 与管理人员可以根据性能指标提高工作流的运行效率。一般情况下，企业中的资源数量 是有限的，由于存在多个工作流过程模型的多个实例并发的情况，资源的约束会对工作 流性能产生影响，包括对响应时间、截止期限等时间特性的影响。本文在设计并实现了 工作流管理系统中的管理工具的基础之上，将随机p e t r i 网应用于系统性能分析。该方 法采用基于x m l 的过程定义语言对工作流进行建模，通过x m l 解析算法将工作流过 程模型转换为随机工作流网，进而根据随机工作流网中的顺序、并发、选择、循环等四 种基本模式的性能等价模型进行化简，最终得出性能等价时间，这为工作流系统正常、 高效地运行提供了非常重要的信息，使得工作流引擎能够在多个工作流实例并发的情况 下根据预计的性能等价时间选择较为合理的调度方式，保证尽可能多的工作流实例满足 截止期限的时间约束要求。最后本文介绍了系统的一个具体应用，并利用随机p e t r i 网 对其进行性能分析。 关键词：工作流管理系统；随机p e t r i 网；x m l ；性能分析；模型化简 大连理工大学硕士学位论文 m a n a g e m e n tt o o li nw f m s b a s e do nx m la n ds y s t e ma n a l y s i s a b s tr a c t w o r k f l o wt e c h n o l o g yi st h ec o r et e c h n o l o g yw h i c hr e a l i z e se n t e r p r i s ep r o c e s sm o d e l i n g ， s i m u l a t i o na n a l y s i s ，o 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 du l t i m a t e l ya u t o m a t i o n m o r ea n dm o r ee n t e r p r i s e sa l ew i d e l yu s i n gw o r k f l o wt e c h n o l o g yt oi m p r o v eo p e r a t i o n e f f i c i e n c y w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi n c l u d e st h ef o l l o w i n gf o u rs u b s y s t e m s ：w o r k f l o w m o d e l i n gt o o l ，w o r k f l o we n g i n e ，c u s t o m e ra p p l i c a t i o na n dw o r k f l o wm a n a g e m e n tt 0 0 1 w o r k f l o wm o d e l i n gt o o li si nc h a r g eo ft h ew o r k f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o n w o r k f l o we n g i n e i n c l u d e st h ew o r k i n gm e c h a n i s ma n dr e s o u r c ea l l o c a t i o nm e t h o d s c u s t o m e ra p p l i c a t i o nd e a l s w i t ht h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nw o r k f l o wp a r t i c i p a n t sa n dt h es y s t e m w o r k f l o wm a n a g e m e n t t o o li sr e s p o n s i b l ef o re s t a b l i s h m e n ta n d u p d a t eo fo r g a n i z a t i o n ，m a n a g e m e n ta n dm o n i t o r i n g o fp r o c e s si n s t a n c e s a n ds y s t e mp e r f o r m a n c ea n a l y s i s a f t e rt h ei n t r o d u c t i o no fw o r k f l o w t e c h n o l o g ya n ds t o c h a s t i cp e t r in e tt e c h n o l o g y ，t h i sa r t i c l ew i l lf o c u so nd e s c r i b i n gt h e m a n a g e m e n tt o o la n dt h ed e s i g na n di m p l e m e mo fs y s t e mp e r f o r m a n c ea n a l y s i s w f m sp e r f o r m a n c ea n a l y s i si sav e r yi m p o r t a n ta s p e c to fr e s e a r c ho nw o r k f l o w w o r k f l o wd e s i g n e ra n da d m i n i s t r a t o rc a ni m p r o v et h ep e r f o i n l a n c eo fw o r k f l o we f j f i c i e n c y b a s e do np e r f o r m a n c ep a r a m e t e r s g e n e r a l l ys p e a k i n g ，a m o u n to fr e s o u r c e si ne n t e r p r i s e si s l i m i t e d ，d u et ot h ee x i s t e n c eo fm u l t i p l ec o n c u r r e n ti n s t a n c e so fd i f f e r e n tw o r k f l o wp r o c e s s m o d e l s r e s o u r c ec o n s t r a i n t sw i l lh a v ea l li m p a c to nw o r k f l o wp e r f o r m a n c e ，i n c l u d i n g r e s p o n s et i m e ，d e a d l i n e 1 1 1 i sp a p e rd e s i g n sa n di m p l e m e n t st h em a n a g e m e n tt o o l ，a n d s t o c h a s t i cp e t r in e ti s a p p l i e dt ow o r k f l o wp e r f o r m a n c ea n a l y s i s w er e a l i z ew o r k f l o w m o d e l i n gb yx m lp r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g e ，a nx m lp a r s ea l g o r i t h mw i l lb ea d o p t e dt o r e s o l v ew o r k f l o wp r o c e s sm o d e li n t oas t o c h a s t i cw o r k f l o wn e t w o r k p e r f o r m a n c ee q u i v a l e n t s i m p l i f i c a t i o ni sa c c o r d i n gt ot h ep e r f o r m a n c ee q u i v a l e n tm o d e l so ff o u rb a s i cm o d e l s ： s e q u e n t ，p a r a l l e l ，c h o i c ea n di t e r a t i v e ，a n dt h e np e r f o r m a n c ee q u i v a l e n tt i m ew o r k e do u t t h i s m e t h o dp r o v i d e sv e r yi m p o r t a n ti n f o r m a t i o nf o rn o r m a la n de f f i c i e n to p e r a t i o no fw o r k f l o w s y s t e m ，m a k i n gw o r k f l o we n g i n ec a nd i s p a t c ham o r er e a s o n a b l es c h e d u l ea c c o r d i n gt ot h e e q u i v a l e n tp e r f o r m a n c et i m eo fm u l t ii n s t a n c e so fw o r k f l o wp r o c e s sm o d e l s ，e n s u r i n gt h e g r e a t e s tp o s s i b l en u m b e ro fi n s t a n c e st om e e tt h ed e a d l i n ef o rt i m ec o n s t r a i n t s f i n a l l y ，w e i n t r o d u c eas y s t e ma p p l i c a t i o n ，a n du s es t o c h a s t i cp e t r in e t sf o rt h ep e r f o r m a n c ea n a l y s i s k e yw o r d s ：w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ；s t o c h a s t i cp e t r in e t ；x m l ；p e r f o r m a n c e a n a l y s i s ；m o d e ls i m p l i f i c a t i o n - i i i 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。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。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：蓥要盗丝堕丝丝5 盔为羔秒些艮系易鳓 作者签名：要鹤日期：兰塑垂年上三月二皇日 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，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，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题 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课题背景 工作流技术是一个一直被业界所关注，并广泛应用和迅速发展的技术。像计算机支 持的协同工作、无纸办公、表单传递、协作系统和办公自动化这些概念很早就已经提出， 但由于实现技术和应用领域的限制一再被耽搁。随着高性能微机的普及，分布式网络通 讯和业务流程重组技术的发展，使得这一切将成为现实。目前，企业规模在不断扩大， 信息资源以惊人的速度在不断增长，面对这样的一个异构、分布、松散耦合型的计算环 境，虚拟组织、分布决策，以及客户n 务器结构，联邦系统和分布式处理技术，无不预 示着以前单一的集中信息处理方式的终结。实现这一切，首先要建立一个相关任务能有 效地以集中管理方式执行的异构分布式执行环境，由此孕育产生了工作流管理系统 ( 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 ) 。 w f m s 的主要目标是通过合理地调用和分配有关的信息及人力资源来协调业务过 程中的各个活动，以促使业务目标的高效实现【l 】。在计算机和网络使用得越来越广泛的 今天，w f m s 正在吸引来自研究机构及产业界越来越多的关注。当面临激烈竞争、利润 缩水而成本节节高升的情况，许多企业开始提出工作流程自动化与企业再造工程的需 求，希望由内部做起，缩短流程作业时间，快速反应市场与客户需求，有效监控工作进 度，加强内部信息沟通传递效率，分析流程作业成本与死角，减少不必要的岗位设置， 从而有效的降低管理成本，提升企业决策反应能力。将人工操作流程顺利信息化与自动 化，己成为许多企业未来兴衰的关键。 作为现代企业实现业务流程管理与控制的一项关键技术，工作流技术为企业业务过 程提供了一个从模型建立、运行、管理再到分析的完整框架；同时，w f m s 通过一套集 成的软件工具对客户操作提供了全面的支持。虽然国内已经有不少研究人员从各个角度 开展了工作流相关技术的研究，但是有关工作流管理和应用中的许多关键技术仍处于探 索阶段，尤其是后台管理和性能分析方面还相对薄弱。 w f m s 的应用能够为业务流程的重组和企业绩效评定等诸多方面带来便利，而这些 因素都要依赖于系统性能分析的结果。工作流管理系统的性能评价有三个方面的意义： ( 1 ) 在众多调度方案中，选择性价比较好的； ( 2 ) 对原有系统的性能缺陷和瓶颈进行改进，提高其运行效率； ( 3 ) 对未来设计的系统进行性能预测，在性能成本方面实现最佳设计或配置。 关于使用形式化方法进行性能分析的研究已有很多，大多研究的焦点都集中在利用 基于x m l 的w f m s 管理工具及系统分析 复杂方法产生模型进而去分析系统的性能，例如随机过程代数，排队网络模型。利用分 析模型的优点在于根据对模型的分析，可以准确得出现实系统的性能，但是由于“状态 空间爆炸问题”的存在，使得在现实中甚至连一个小的系统配置将其转变为分析模型， 有时都是不可能的。因此，利用普通p e t r i 网为商业化系统产生准确且易于理解的分析 模型是较为困难的，甚至是难以实现的。 向p e t r i 网中加入随机的时延值就得到了随机p e t r i 网。它是一种适用于多种系统的 图形化、数学化的建模工具，有一些重要的特性，如相关弧、禁止弧、变迁实施条件函 数、变迁实施优先级、与标识相关的变迁实施速率和概率。它适合于描述具有并行、异 步、分布式和随机性等特征的系统。 近来，随机p e t r i 网已成为研究离散事件动态系统的一种有力的系统建模和分析工 具，特别是在性能评价领域取得了显著的成功。随机p e t r i 网将时钟概念考虑进去，是 一种时延值是随机变量的p e t r i 网。它以研究系统模型的组织结构和动态行为为目标， 着眼于系统中可能发生的各种状态变化以及变化之间的关系，不仅有助于定性地理解被 建模系统的动态行为，还可以定量地计算各种性能指标，为系统结构和参数的选择提供 依据。目前，随机p e t r i 网在许多方面都得到了广泛的应用。其中，对系统的性能分析 和评价是随机p e t r i 网最成功的应用领域之一，如用随机p e t r i 网在制造系统、并发和并 行计算系统、计算机网络、w e b 服务器集群等领域进行性能评价均收到了良好的效果。 鉴于工作流管理系统在性能方面的研究尚不完善，以及随机p e t r i 网的优越性，本 课题对随机p e t r i 网在工作流管理系统的性能分析方面的应用进行了相关研究，目的就 是将随机p e t r i 网与工作流技术结合，找到更好的性能分析方法。这种思路符合目前工 作流性能研究领域探索的新方向。 1 2国内外研究概况 关于工作流的理论己经存在许多年了，而且也早就有了一些成熟的产品，如f i l e n e t 、 d o m i n o 等，但是由于技术的限制，早期的工作流产品主要是一些基于文件处理或是办 公自动化的产品，对于大型企业的工作流应用的支持比较差。直到最近，分布式应用技 术如c o r b a 、j 2 e e 、n e t 等的出现和成熟为工作流的广泛应用提供了必要的条件，使 得工作流技术有了更宽广的发展空间。 目前，工作流产品发展很快，其中商用应用软件产品较为成熟和丰富，包括著名的 企业级工作流产品b e a 的w e b l o g i ci n t e g r a t i o ns t u d i o ，i b m 的m q s i r i e sw o r k f l o w ， u t i m u s 的业务流程管理产品等。国内的工作流产品有杭州信雅达公司的s u n f l o w ，西安 协同数码公司的s y n c h r o f l o w 等。 大连理工人学硕士学位论文 在工作流技术实现方面，基于j 2 e e 的开源特性，商用工作流引擎很多，目前主流 的几种工作流引擎有：o f b i z ，o b e ，w e r k f l o w ，o s w o r k f l o w 等。 在w f m s 的研究中，经常采用的形式化建模方法和技术包括工作流图、e c a 规则 和p e t r i 网。工作流图方法是表示工作流的一种最普遍和实用的形式，在研究中，它通常 被赋予适当的形式化语义。e c a 规则( e v e n t c o n d i t i o n a c t i o nr u l e ) 是工作流形式化表示 的一种方法，这种方法基于事件触发规则执行，主要用来描述工作流中的任务处理【z j 。 p e t r i 网及其扩展技术在w f m s 的研发中扮演着相当重要的角色。从工作流系统建模、 资源分配到性能分析等多方面都有p e t r i 网技术的应用1 3 j 。a a l s t 等人提出了基于p e t r i 网 的工作流模型工作流网，给出了基于p e t r i 网的工作流网的控制流方面的正确性验 证【4 】。着色p e t r i 网作为一种高级p e t r i 网，具有更强的数据处理能力，同时，着色p e t r i 网的仿真工具c p nt o o l s 实现了对系统的行为仿真和性能分析1 5 】。 w f m s 性能分析是评价w f m s 中的某些性能参数，分析其是否具有较高的性能，从 而为过程模型的改进和企业业务的运作方式提供依据。目前国内外在性能分析方面的研 究分为工作流过程模型的性能和w f m s 并发性能。 在工作流模型的性能分析方面，具有代表性的是基于扩展p e t r i 网的方法，如将自 由选择冲突网扩展为多维工作流网，进而分析工作负载和资源可用性，并计算平均交易 时间的最低限界【6 j ；在工作流网模型的基础上，基于系统资源状态的连续时间马尔科夫 链( c t m c ) 对系统进行动态性能分析【7 】；根据基于随机p e t r i 网的工作流模型的顺序、并 行、选择、循环这四种基本结构，推导出由任意多个变迁组成的串联、并联、选择和循 环结构的性能等价公式，用所得公式对复杂的系统进行等价化简，最终求出工作流的性 能参数【8 】。还有基于过程挖掘的性能分析，如针对复杂和具有非确定性的业务流程，通 过基于工作流日志的工作流过程挖掘算法，得到反映系统基本性能的工作流性能分析 网，并应用到具有动态、模糊控制流程的工作流系统的性能分析中一j 。 工作流模型的性能是只针对w f m s 中的一种工作流模型进行定性分析。而在实际的 w f m s 中，多个工作流模型的多个实例在同时运行，实例间的协作与交互使得整个系统 的性能不能单纯依靠独立的工作流模型分析，并发性能的分析显得更为重要。 在w f m s 并发性能方面，传统上采用排队论数学理论来解决系统的描述问题，数学 求解的基础是马尔可夫随机过程。近年来，有些学者着眼于时间性能的分析。工作流中 的时间约束包括工作流实例和活动实例的开始时间、等待时间、截止期限等。这方面的 文献包括在给定的工作流实例到达率的前提下，计算出影响执行时间的关键路径，进而 得出能够保证关键活动截止期限的最少服务器数量，并使用仿真软件对工作流处理性能 进行分析【l o 】。还有人将时间约束与资源约束相结合进行分析，如从资源的角度出发，利 基于x m l 的w f l v i s 管理工具及系统分析 用排队论方法，提出了一种通用的工作流时间性能分析方法，采用工作流实例平均响应 时间作为工作流时间性能的分析与评价的指标；基于资源约束，利用改进的遗传算法 提出了一种资源分配策略，来决定资源的数量，优化工作流管理系统的时间性能 1 2 1 。 此外，国内也有人使用测试工具来对工作流管理系统进行性能测试【1 3 】，此种方法是 在已有的工作流应用系统的基础之上进行的，因为如果没有实际业务的开发，将无法设 计测试用例。本课题的研究目标是工作流管理平台，能够在得到实际的应用系统之前预 测其性能，并为业务流程的模型设计和管理系统的并发模式提供参考依据，进而降4 l - - 次开发的成本。 因此，根据国内外的研究现状，在这方面的发展趋势应该是w m s 中多个不同的工 作流模型的多个实例并发时的性能研究。 1 3 本文的主要工作 论文首先对工作流管理系统的理论基础进行了深入、全面的研究，分析了工作流技 术对企业的实际意义，并采用x m l 技术实现了工作流管理系统j x f l o w 中的管理工具， 本文工作主要包括如下几方面： ( 1 ) 深入分析了国内外学者在工作流领域的研究工作，对近年来w f m s 的开发与应 用的现状做了总结。 ( 2 ) 遵照w f m c 标准规范，利用x m l 技术，设计并实现了w f m s 中的管理工具， 其界面美观，功能完善，包括组织机构的建立和更新，过程及实例的监控和管理，系统 时间性能管理等。 ( 3 ) 根据管理工具的需求和特点，将随机p e t r i 网引入到本课题的系统分析中，提出 了一种x m l 解析算法，将过程模型转换为随机p e t r i 网模型，形成随机工作流网，并根 据随机p e t r i 网的串行、并行、选择、循环等四种基本模式及其等价模型，给出了随机 工作流网的模型化简方法，同时进行性能等价计算。 ( 4 ) 研究了某企业生产采购系统的建模与性能分析，通过与实际情况的比较，验证 了本文方法的正确性和有效性。 1 4 本文的组织结构 文章的剩余部分组织如下： 第二章依次介绍了工作流技术及w f m s 的基本术语，由于本课题采用x m l 技术实 现，故在此介绍了x m l 技术及相关规范，之后介绍了随机p e t r i 网，作为系统性能分析 的理论基础； 第三章介绍了基于随机p e t d 网的性能分析方法，在工作流四种基本模型及其化简 大连理工大学硕士学位论文 模型的基础之上，采用p h 分布计算各个模型化简之后的性能等价公式，提出了一种有 效的针对随机工作流网的化简算法，此算法能够处理大规模复杂工作流网的模型化简， 同时具有较低的时间复杂度； 第四章是本文研究的主要内容，介绍了工作流管理系统j x f l o w 中管理工具的设计 思路和实现方法，并针对多工作流模型多个实例同时运行的情况，应用随机p e t r i 网的 性能分析方法，给出了一种基于x m l 的实现方法，此方法首先将定义好的工作流过程 x m l 文件解析为随机p e t r i 网模型，再根据节点的不同类型匹配出基本模式的模式串， 采用x m l 化简算法进行化简，化简的同时计算性能等价时间，进而得出并发模型的性 能等价时间。最后给出了一个具体的应用，即某企业生产采购系统中的生产与采购流程 的交互模型及系统性能分析。 第五章为结束语，对全文进行了总结，并给出下一步工作的方向。 基于x m l 的w f m s 管理工具及系统分析 2 相关技术 2 1 工作流技术 2 1 1 工作流技术及其应用范围 对工作流的研究起源于二十世纪七十年代，受网络的局限性，最初的工作流系统主 要以企业内部的文档处理为主。它是针对日常工作中具有固定程序的活动而提出的一个 概念。提出的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，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 r p ) ，经营自动化。到了二 十世纪九十年代，i n t e m e t 技术的发展及应用促进了电子商务应用的极大发展，使得公 司与公司之间、公司内部部门之间以及子公司之间的业务相互处理成为可能，这为工作 流的发展带来了很大的机遇和挑战。 根据国际有关组织的预测，随着电子商务的发展，以数据处理为中心的数据库产品 已经进入稳定发展期，以业务过程处理为中心的工作流产品将进入高速发展期。在国内， 随着企业管理的规范化和规模的不断扩大，企业的计算机管理将不仅仅停留在信息资源 管理上，而将向更复杂的业务过程管理迈进。 为了实现组织目标，有关业务活动依时序或逻辑关系相互连接构成业务流程。在业 务开展过程中，文档、信息或任务，依据组织规范在参与者之间传递、处理或执行。总 体业务流程中，实现了基于计算机辅助处理而达到自动化的全部或部分称为工作流。也 就是说，工作流是在计算机辅助下全部或部分自动执行的工作过程，该过程可运行于异 质、分布的运行环境中，供多人协同工作。工作流服务器是供业务流程可视化设计、管 理和控制业务流程的运行、并在实际执行过程中可动态修改业务流程的种计算机软件 平台。它使得快速开发、部署和运行企业业务管理系统、电子商务系统等成为可能。它 也使得企业在复杂多变的市场环境中，为了快速适应市场的变化，在保存现有投资，现 有系统不变的情况下，迅速调整业务或商务流程成为可能。 在企业的实际应用中，工作流的概念相对于物流，资金流，信息流的概念要抽象一 些。但是工作流从更高的层次上提供了实现物流，资金流，信息流及其涉及的相关过程 与应用的集成机制，从而使得企业能够实现业务过程集成，业务过程自动化与业务过程 的管理。如果从用户使用的角度来看，就相当于特定的任务送到用户的桌面，用户使用 一些应用工具来存取和处理数据，并按照要求执行任务，最后将执行结果传递给下一个 用户；这样一步一步下去，就形成了相应的工作流。 大连理工大学硕士学位论文 在工作流领域，第一个致力于标准化工作的国际组织是1 9 9 3 年成立的工作流管理 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 ) 。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地划分出了自己的一席之地，相应的规范和标准也得到了人们的 承认。 目前，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更为繁荣的阶 段，更多更新的技术被集成进来，文档管理系统，数据库，电子邮件，移动式计算，i n t e m e t 服务等都已被容纳到工作流管理系统中。工作流技术已渗透到各种行业各种类型的应用 环境中【1 4 j ，具体包括： ( 1 ) 关键业务管理：原料采购、订单处理、合同管理、报价管理、业务统计、业务 审批、事业单位的审核流程等； ( 2 ) 人事管理：招聘申请、培训计划、薪资调整、福利计划、请假、出差申请、绩 效评定、业务交接、人员调职等； ( 3 ) 财务管理：财务分析、现金流量分析、费用登记、资金调度、费用申请、出差 费用申请等等； ( 4 ) 办公总务管理：收发文登记、企业策划、提案管理、用车申请、安全事故处理、 财产移交等； ( 5 ) 客户管理：供应商资料管理、客户信息管理、客户投诉、服务管理等； ( 6 ) 其他特殊事务管理：企事业单位可以按照自己的实际情况，制定不同的工作流 程，如政府机关的“一站式”服务流程、企业的特别应用等。 2 1 2 工作流技术相关概念 目前对工作流没有完全统一的定义。对工作流的不同理解形成了对它不同的定义， 几个有代表性的描述分别是w f m c ，g i g ag r o u p ，i b ma l m a d e nr e s e a r c h ，a m i ts h e t h 和a a l s t 对它的定义【l5 。 w f m c 将工作流定义为：工作流是一类全部或部分自动执行的经营过程，它根据一 系列过程规则将文档，信息或者任务在不同的执行者之间进行传递与执行，实现组织成 员间的协调工作以达到整体的商务目标。 g i g ag r o u p 的定义【1 6 】：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。 p e o p l e s o f i 公司的定义f 1 7 】：工作流是一个用来实施经营过程实践的机制。 i b ma l m a d e n 研究中心给出的定义【1 8 】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要的各种参数。这些参数包括对过程中每一个步骤的定 基于x m l 的w f m s 管理工具及系统分析 义，步骤间的执行顺序，条件以及数据流的建立，每一个步骤由谁负责以及每个活动所 需要的应用程序。 本文对工作流的定义：工作流是针对企业的功能和运行规则，通过与组织机构岗位 角色的对应关系，用图形化的方式，来描述企业的运行过程，并对过程的运行提供办理、 监督、控制和跟踪的手段，规范企业的业务过程，提高工作效率。 以上这些对工作流的定义是用非形式化语言对工作流所进行的描述，虽然各有不 同，但基本上都达成了这样的一个共识：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。这些工作流的定义分别反映了经营过程如下几个 方面的问题，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( 活动间的执行条件、规则以及所交互的信息，也就是控制流与信息流的定义) 、 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 管理系统进行监控) 。 w f m c 发布的w f m cg l o s s a r y ( w f m c t c 1 0 11 ) 中对工作流相关名词的定义如下： ( 1 ) 工作流( w o r k f l o w ) ：业务流程的整体或部分自动化，在这其中，文档，信息或 任务根据一组业务规则在参与者之间传递并被处理。 ( 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 ) ：利用软件定义工作流，创建工 作流和管理工作流执行的系统，运行在一个或多个工作流引擎上，工作流引擎能够解释 工作流的定义，和工作流参与者进行交互，并能在需要时触发i t 工具和应用系统。 ( 3 ) 业务流程( b u s i n e s sp r o c e s s ) ：一组相关的过程或活动，它们共同体现了企业目标 或策略目标，一般是在组织结构环境下根据功能决定各自的地位和相互的关系。 ( 4 ) 过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) ：业务流程的形式化表示，支持自动操作( 例如建 模或工作流管理系统的执行) 。过程的描述是由活动和活动之间的关系，指明过程开始 和结束的规则，单个活动的信息( 例如参与者) ，相关的i t 应用程序和数据等组成的 网络。 ( 5 ) 活动( a c t i v i t y ) ：完成过程中一个逻辑步骤的工作的描述。一个活动可以是手工 活动( 不支持计算机自动化) 或者工作流活动( 自动化) 。工作流活动要求人员或机器 资源来支持过程的执行；当一个活动被分配给工作流参与者时就需要人员资源。 自动活动( a u t o m a t e da c t i v i t y ) ：能用计算机自动处理的活动，在涉及它的业务流 程被执行时直接由工作流管理系统来管理。 手工活动( m a n u a la c t i v i t y ) ：在业务流程中不支持自动执行而依赖工作流管理系 统以外环境的活动。这类活动在流程定义中可被包括进来( 例如流程建模) ，但不能由 工作流管理系统执行。 大连理工大学硕士学位论文 ( 6 ) 实例( i n s t a n c e ) ：一个流程，活动及其相关数据的单个执行表示。每个实例表示 流程或活动执行的一个独立线程，实例之间互不相干，有自己的内部状态和外部可视的 标示符，可用作一个句柄，例如可记录或查询关于这个单独执行的审计数据。 过程实例( p r o c e s si n s t a n c e ) ：一个流程的单个执行的表示。 活动实例( a c t i v i t yi n s t a n c e ) ：在一个流程实例中一个活动的表示。 ( 7 ) 工作流参与者( w o r k f l o wp a r t i c i p a n t ) ：执行工作流活动实例要完成的工作的资 源。一项工作通常是分为多个工作项通过工作列表分配给参与者。 2 2 工作流管理系统w f m s 2 2 1 w f m s 简介 w f m s 是一种基于工作流技术的，以计算机支持的分布式、协同工作业务流程的自 动或半自动化为研究目标，能定义、创建和管理工作流执行的系统。它将现实世界中的 业务过程转化为某种计算机所能识别的形式表示，并在此形式表示的驱动下完成工作流 的执行和管理。 使用w f m s 的目的之一是作为企业应用系统集成的平台。在当前大部分企业级架构 中，各种各样的异构应用和数据库运行在企业内网中。在这些系统被应用到组织时，都 有一个清晰的目标。例如，客户管理、文档管理、供应链、订单、支付、资源计划等等。 这些系统被称为专门应用。每一个专门应用都包含它们所支持业务流程的领域知识。这 些专门应用中的自动化流程，被拼装到企业中更大的非自动化流程中。每当一个这样的 专门应用安装并投入使用，都会带来涉及其他多个应用的新功能需求。企业应用系统集 成就是通过使用多个专门应用满足软件新需求的方法。有时，这只需要在两个应用之间 提供数据通讯的通道。专门应用将很多业务流程硬编码在软件中。可以说，购买专门应 用就是购买了一组固定的自动化业务流程。而工作流管理系统是不必事先知道问题域的 相关信息的。工作流系统将业务流程描述作为输入并管理流程实例的执行，这使得它比 专门应用更灵活。工作流系统可以用来管理全局的业务流程。如果专门应用支持你所需 要的业务流程，那么使用专门应用。在此讨论的工作流系统的第一种使用方式就是结合 所有的专门应用，使用工作流系统构建一个平台。 w f m s 能够发挥很大价值的第二个使用方式是协助涉及多人相关任务工作流软件 的开发。为了达到这个目的，大部分w f m s 都有一个方便的机制，来生成执行任务的表 单。对于专注于i s o 或者c m m 认证的组织，采用这种方式使用w f m s 能够显著提高生 产率。不用将过程用文字的形式写在纸上，工作流系统通过流程定义建模实现过程的自 动化。 基于x m l 的w f m s 管理工具及系统分析 w f m s 的第三种使用方式是将工作流引擎嵌入到其他应用中。如前所述，专门应用 将指定问题域相关的业务流程固化在软件中。开发专门应用的公司也可以将工作流引擎 嵌入到他们的软件中。在这里，工作流引擎只是作为一个软件组件，对于应用的最终用 户是不可见的。将工作流引擎嵌入到应用中的主要原因是为了重用和应用软件的可维护 性。 w f m s 巨大的潜在市场和广阔的应用领域吸引了越来越多的科研机构与软件厂商 投入到这方面的研究和开发中。各种不同类型的系统有其不同的特点，所运行的环境、 所适用的领域等都各不相同。对于一个大的机构而言，一种w f l v i s 可能并不能满足某个 复杂的业务过程中所有环节的需要。同时不同的机构会选择不同的产品去满足其业务管 理的要求。这些应用上的特点要求各种不同类型的w f m s 应该能够实现互连和互操作， 以便它们能够被纳入到一个统一的框架之中，在不同的位置与领域发挥其各自的优势与 作用。1 9 9 4 年l1 月2 9 日，w f m c 发布了工作流系统参考模型( w o r k f l o wr e f e r e n c e m o d e l ) 1 9 1 。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w f m s 的各主要 组成部分、各部分的功能及相互之间的接口1 2 0 j 。如图2 1 所示。 对该模型各部分简要说明如下： 过程定义工具：主要功能是给用户提供一种对实际业务过程进行分析、建模的手段， 将业务流程中的活动及活动间的转移关系转化为工作流模型的形式化描述。w f m c 定义 的基于x m l 的工作流过程建模标准称为x p d l ( x m lp r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g e ) ， x p d l 可保证流程定义在两个设计工具之间进行交换，并保证流程执行语义的一致性。 图2 1工作流管理系统参考模型 f i g 2 1 w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l 大连理工大学硕士学位论文 工作流执行子系统g 它借助于一个或多个工作流引擎，前者是一种集中式的实现方 式，而后者是一种分布式的实现方式。分布式的实现方式又可以分为同构和异构两种不 同的情况。所谓同构是指在一个运行服务系统中包含了多个兼容的工作流引擎；所谓异 构是指在工作流管理系统中包含了两个以上异构的工作流执行子系统。工作流引擎是工 作流管理系统的核心软件部件。它的主要功能有：解释过程定义，控制过程实例( 创建、 激活、挂起、终止等) ，按照过程定义已确定的业务逻辑调用各项活动，为用户工作表 添j n - r _ 作项，维护工作流控制数据和工作流相关数据，调用应用程序，提供监督，管理 和审计功能。 客户应用程序：它的作用是给用户提供一种手段，以处理过程实例运行过程中需要 人工干预的任务。w f m s 为每一个用户维护一个工作项列表，它记录了当前该用户已处 理和未处理的所有任务。 被调应用程序：指工作流执行服务在过程实例的运行过程中调用的、用以对应用数 据进行处理的应用程序。 管理及监控工具：其功能是对w f m s 中过程实例的状态进行监控与管理，如用户管 理、角色管理、审计管理、资源控制( 包括过程管理及过程状态控制等) 。它与工作流 执行服务之间的交互是通过接口5 ( 管理及监控接口) 完成的。 上述五个接口被统称为w o r k f l o wa p i ( w a p i ) 。这些标准的制定对于实现不同厂家 的产品之间的互操作( 如用一个厂家的管理与监控工具去管理另外一厂家的工作流执行 服务) 及基于工作流执行服务开发新的应用具有重要意义。 2 2 2w f m s 管理工具 w f m c 接口五即管理与监控接口，此接口提供给管理员管理和监控系统的运行状 态、查看系统运行的历史记录的功能。w f m c 在此接口的规范中定义了各种审计信息的 数据格式，这些格式包括： ( 1 ) 流程实例审计信息：包括创建、启动流程实例和子流程实例的审计数据；流程 实例状态变化的审计数据；流程实例属性变化的审计数据； ( 2 ) 活动实例审计信息：包括活动实例状态变化的审计数据；活动实例属性变化的 审计数据； ( 3 ) 工作项审计信息：包括工作项状态变化的审计数据；工作项分配的审计数据； 工作项属性变化的审计数据： ( 4 ) 远程操作审计信息：包括开始和停止会话的审计数据；远程创建流程实例和远 程改变流程实例状态的审计数据；远程获取和设置流程实例属性的审计数据；会话管理 基于m 。的w f m s 管理工具及系统分析 的审计数据； ( 5 ) 流程定义审计信息； ( 6 ) 扩展的审计信息及专用的审计信息。 这些审计数据在系统运行时刻由系统自动记录在数据库或文件中，可通过系统提供 的a p i 进行统计和查询，或者通过系统工具导出到系统外部。 另外，此接口还要提供系统管理与流程控制的功能，如系统流程数据的备份和恢复， 用户管理，流程管理等等。 管理与监控接口通过审计信息获得性能评价的参数。性能评价的方法有两种，即测 量方法和模型方法。测量方法是利用测量设备或测量程序在已经存在并运行的工作流系 统中进行各种性能指标和与之密切相关的度量，然后经过简单的计算求出相应的性能指 标，测量方法没有预知性而且花费比较大。模型方法是先在工作流管理系统中建立一个 模型，然后求出模型的性能指标，进行性能评价。模