（计算机应用技术专业论文）基于工作流技术的oa系统的设计与实现.pdf

摘要 随着我国企业信息化进程的推进，大多数企事业单位都在单位内部实施了 办公自动化( o a ) 系统。但是，很多企业单位在实际使用办公自动化系统的过 程中却遇到了不少问题。尤其是当企业组织机构、业务流程发生改变时，原有 的办公自动化系统就不能满足改组后的办公需求。这些问题的存在大大限制了 办公自动化系统的应用范围和发展前景。所以建立通用的办公自动化系统，提 高系统的灵活性，使之能够适应业务流程的变更就成为开发办公自动化系统的 方向之一。而工作流技术是计算机支持的协同工作研究领域新出现的一门学科， 它是实现企业业务过程建模，过程运行、监控和管理，最终实现业务过程自动 化的核心技术。因此本文重点讨论了如何将工作流技术与办公自动化系统相结 合以实现自定义业务流程的通用灵活的办公自动化系统。 本文以办公自动化系统为背景，首先综述了办公自动化和工作流技术的发 展现状，介绍了工作流技术的相关概念、工作流参考模型、工作流管理系统的 体系结构。对工作流管理系统中常见的几种建模方法进行了研究与分析，分析 了办公自动化系统中的过程模型、组织模型和信息模型，提出了在办公自动化 系统中基于组织结构图的角色层次划分方法，使该系统能够适应企业办公中实 际业务流程的多样性和复杂性。根据实际办公自动化系统的需要，设计并实现 了一个轻量级的工作流引擎，本系统使用关系数据库存储工作流模型和工作流 相关数据，文中给出了部分相关数据库的设计和代码实现，最后实现了该办公 自动化系统的部分模块。 在系统设计上，采用基于n e tf r a m e w o r k 框架的w e b 应用体系。这样的体 系结构有效地将业务逻辑、应用程序控制和数据显示功能模块区分开来，可以 分别集中开发任意模块而不用担心耦合问题，提高了应用程序的柔韧性，使整 个系统的开发有条不紊、容易集成、便于维护升级。系统使用a d o n e t 技术实 现程序与数据库之间的连接，可以大大提高工作流引擎的互操作性，这是因为 a d o n e t 是利用x 虬进行数据传递的。另外，利用a d o n e t 还可以提高工作流引 擎的可伸缩性和可维护性。 关键字：o a ，工作流，工作流管理系统，公文流转 a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o f e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o no fo u rc o u n t r y , m a n y c o r p o r a t i o n sa p p f i e dt h eo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mi n s i d e b u t , i nt h ep r o c e s so f p r a c t i c a la p p l y i n go fo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e m ，al o to fe n t e r p r i s e sf a c e dm a n y p r o b l e m s e s p e c i a l l y w h e nt h es t r u c t u r ea n db u s i n e s sp r o c e s so ft h ee n t e r p r i s ea r e c h a n g e d , o l do f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mw i l ln o tm e e tt h eo f f i c ed e m a n d so fa n e n t e r p r i s et h a ts t r u c t u r eh a db e e nc h a n g e d t h e s ep r o b l e m sr e s t r i c tt h ea p p l i c a t i o n r a n g ea n dt h ed e v e l o p m e n tf o r e g r o u n do fo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mm o s t l y s ow e n e e dt ob u i l do f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e m ，w h i c hi sf l e x i b l ea n da b l et of i tf o rt h e c h a n g e so fb u s i n e s sp r o c e s s s u c ho f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mi st h eo n eo ft h e d e v e l o p i n gt r e n d so fo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e m m e a n w h i l e ，w o r k f l o wt e c h n o l o g yi sa n e ws u b j e c ti nc o m p u t e rs u p p o r tc o o p e r a t i v ew o r k ( c s c w ) f i e l d i ti st h ek e y t e c h n o l o g yt h a tr e a l i z e se n t e r p r i s e sb u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g , p r o c e s sr u n n i n g ， p r o c e s ss u p e r v i s i n ga n dm a n a g e m e n t , a n df i n a l l yr e a l i z e sa u t o m a t i o no ft h eb u s i n e s s p r o c e s s s ot h ep a p e re m p h a s i z e so nd i s c u s s i n gh o wt ou s cw o r k f l o wt e c h n o l o g y c o m b i n e dw i t ho f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mt oi m p l e m e n tf l e x i b l ea n du n i v e r s a lo f f i c e a u t o m a t i o ns y s t e m b a s e do nt h eo f f i c ea u t o m a t i o n s y s t e m ，f i r s t l y t h e p a p e r s u m su pt h e d e v e l o p m e n to fo f f i c ea u t o m a t i o n t h er e l a t e dc o n c e p t so fw o r k f l o wt e c h n o l o g y , w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l , t h ea r c h i t e c t u r eo fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma r e i n t r o d u c e d t h e ni ts t u d i e sa n da n a l y z e ss o m ec o m m o nm e t h o d si nt h em o d e l i n go f w o f l 【f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m , i ta n a l y z e st h ep r o c e s sm o d 吐i n f o r m a t i o nm o d e l ， o r g a n i z a t i o nm o d e lo fo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e ms ot h a tt h eo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e m c a nf i tt h ev a r i e t ya n dc o m p l e x i t yo ft h ea c t u a lb u s i n e s sp r o c e s s b a s e do nt h e p r a c t i c a ld e m a n d s ，al i g h t w e i g h tw o r k f l o we n g i n ei sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d i n t h i sp a p e r , d a t a b a s et e c h n o l o g yi su s e dt os t o r et h ew o r k f l o wm o d e la n dt h ew o r k f l o w r e l a t i v ed a t a t h ed e s i g no fd a t a b a s ei sp a r t l yg i v e n f i n a l l y ，t h ep a p e rg i v e st h e i m p l e m e n t a t i o no ft h eo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mi np a r t t h es y s t e mi sb a s e do nt h e n e tf r a m e w o r k t h i sp a t t e r n 伽s p r i tt h e a p p l i c a t i o ni n t ob u s i n e s sm o d u l e ，a p p f i c a t i o nc o n t r o l l i n gm o d u l ea n dd a t ad i s p l a y i n g m o d u l ee f f e c t i v e l y w i t ht h i sp a t t e r nw e 啪d e v e l o pa n ym o d u l ea p a r tw i t h o u t w o r r y i n ga b o u tc o u p l i n gp r o b l e m s , a n dd e v e l o pt h es y s t e mi na l lo r d e r l yw a y i t i m p r o v e sf l e x i b i l i t yo ft h ea p p l i c a t i o na n di ti sa l s oc o n v e n i e n tf o ri n t e g r a t i o n , m a i n t e n a n c ea n du p g r a d e a d o n e ti su s e dt or e a l i z et h ec o n n c e c t i o nb e t w e e n p r o g r a m sa n dd a t a b a s ew i t hx m li ti sa b l et o i m p r o v et h ef l e x i b i l i t ya n d m a i n t e n a n c eo ft h ew o r k f l o we n g i n e k e yw o r d s ：o a ，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 ，d o c u m e n tf l o w m 独创性声明 本人声明，所呈交的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。尽我所知，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，也不包含为获得武汉理工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了谢意 签名：室垄堡日期：竺丑：篁：! ! 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保 留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 1 保密的论文在解密后应遵守此规定) 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 论文的研究背景和意义 在当今信息时代，无论政府机关，还是企事业单位都需要加强部门、人员 之间的交流、协调和协作，都需要更好地获取信息，共享信息资源，更快地反 应情况，掌握每一项工作的进度，为领导决策提供大力支持，为业务人员提供 服务。因此，许多企业、政府部门都十分重视建设自身的办公自动化系统。但 是，许多企业单位在实际使用o a 系统的过程中却遇到了不少问题。尤其是当企 业组织结构、业务流程改变时，原有的o a 系统基本上就不能满足改组后的办公 需求。这些问题的存在大大限制了办公自动化系统的应用范围和发展前景。究 其原因主要是来自于系统的开发方式。目前传统的办公自动化系统开发方式还 是针对这些具体的业务过程，对每一个活动都需要开发出w e b 界面程序，后台 的业务处理数据，后台存储如果说业务需求和业务过程不更改，那么这种静 态的方式还能够满足用户的需求，但这完全是一种理想状态，现实中，业务和 需求总是在变化的，一方面是需求的不确定性，另一方面是业务经营过程中的 调整。总体来说，存在以下缺陷： ( 1 ) 每个活动都需要开发大量的页面和处理类 ( 2 ) 每次活动都需要硬性判断下次活动及活动的执行人 ( 3 ) 一旦业务流程改变就需要程序代码的大量修改 ( 4 ) 不能跟踪流程的处理情况 另外在办公自动化系统中包含很多的业务流程，比如公文流转、请假、报 销、物资采购等。这些业务的实现都需要经过不同的部门和职员，经过多方协 作才能完成整个业务的流转。因此我们希望能够设计一个通用灵活的办公自动 化系统，它能够描述这些业务过程并且使不同部门的人员协同完成这些业务过 程。 工作流就是为实现某一个特定目标而必须完成的一些任务的序列及这些任 务的执行过程“1 。它是业务流程的全部或部分自动化过程。在此流程中，数据、 信息或任务按一定流程规则一步步地从一个参与者传递给另一个参与者进行处 武汉理工大学硕士学位论文 理。工作流内部不提供标准的或内置的处理方法和解决方案，它仅仅提供一套 工具软件来对一整套规则和流程进行描述。其目的是处理流程，使信息按照一 定的规则自动流转。 1 2 办公自动化的概念及特点 办公自动化( o f f i c e a u t o m a t i o n ，简称o a ) 是办公信息处理的自动化。从 从2 0 世纪5 0 年代提出，到2 0 世纪8 0 年代至9 0 年代得到迅速发展。办公自动 化作为一门科学越来越受到人们的重视。较为普遍的观点认为：办公自动化是以 先进的信息技术、系统科学、行为科学为支柱的一门综合性技术。它以系统科 学为理论基础，行为科学为主导，综合运用信息技术，完成各种办公业务，充分 有效地利用信息资源，以提高生产效率、工作效率和工作质量，辅助决策，促 进办公活动规范化和制度化，从而达到提高企业的整体办公效率和增强企业竞 争力的效果。 办公自动化是信息化社会最重要的标志之一，它具有以下特点： 1 办公自动化是当前国际上飞速发展的一门综合性跨学科技术，其中最重 要的是计算机技术、通信技术、系统科学和行为科学，它们是0 a 四大支柱。 2 办公自动化是一个人机信息系统。一个典型的办公自动化系统应包括信 息采集、信息加工、信息传递、信息保存四个基本环节。 3 办公自动化实现了办公信息的一体化处理。办公系统把基于不同技术的 办公设备用联网的方式联成一体，将各种形式的信息组合在一个系统中，使办 公室真正具有综合处理这些信息的功能。 4 办公自动化的目标是为了提高办公效率和质量。办公自动化是人们产生 更高价值信息的一个辅助手段，使办公室用具成为智能的工具。 5 办公自动化系统属于管理信息系统( m i s ) 范畴，但它比企业的m i s 更 为复杂，m i s 主要为管理层提供信息服务，而o a 系统除了提供信息之外，还得 对办公流程进行处理 1 3 基于工作流技术的0 a 系统 现代企业的日常工作中，7 0 以上都是有两个或两个以上的员工共同参与协 2 武汉理工大学硕士学位论文 作的任务。一项复杂的工作，往往在不同的阶段需要不同的参与者来完成相应 的工作，直到工作完成。这种经过一个步骤处理后再转往下一站的连续步骤， 称之为“业务流”。而工作流就是业务流的计算机化或自动化。在一个工作流中， 相关的文档、信息等根据该流程的流转定义，在参与该项工作的用户问传递。 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。通过现代的技术手段将这些流程自动化，并对其进行有效地管理， 以提高企业运作效率，降低成本，增强规范和标准化便是工作流自动化管理软 件需要解决的问题。 1 3 1 工作流的起源 工作流是从英文单词w o r k f l o w 翻译得来的，w o r k f l o w 是由单词w o r k 和 f l o w 组合得到的词。单词w o r k 表示工作或者任务，单词f l o w 的含义是流动、 流程或者流量等。 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域，它是针对企事业单位日 常工作中具有固定程序的活动而提出的一个概念。只不过在没有引入计算机信 息系统的支持以前，这些工作是由人工来完成的，在计算机网络技术和分布式 数据库技术迅速发展、多机协同工作技术日臻成熟的基础上于2 0 世纪8 0 年代 中期发展起来“ 8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等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、实例跟踪、结 构化路由、关键字索引以及光盘存储等功能结合在一起，形成了一种全过程支 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。 进入9 0 年代随着计算机的普及、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。实现大规模的异构分布式执行环境，使 得相互关联的任务高效运转并接受密切监督已成为一种趋势。在这种不可抗拒 的技术背景下，工作流管理技术也由最初的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。 工作流技术的标准化组织工作流管理联盟于1 9 9 3 年成立，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 3 武汉理工大学硕士学位论文 地，相应的概念与术语也得到了人们的承认。在全球范围内对工作流技术的研 究以及相关产品的开发进入了更为繁荣的阶段。 1 3 2 运用工作流技术的优点 工作流是一种优化方法，是一种对工作进行优化的思想和技术，其主要的 优越性表现在嘲嘲： 1 可以大大缩短主要业务过程的处理时间，降低管理成本，如避免不必要 的和重复的工作，提高工作人员的工作效率。 2 改善工作质量，如自动提供为完成某个任务所需要的相关信息。在客户 服务中能够快速方便地访问所有相关数据和工作流程，从而大大提高客户服务 质量。7 3 在工作人员之间更好地均衡负荷，如在工作人员缺勤的情况下，自动地 柔性分配替代人员。 4 通过在工作流模型中加入对可预计的故障的处理策略来提高系统的柔 性。 5 在工作流的基础上改进控制策略，降低相应的控制成本，如通过监控工 作流执行状态，利用分析和控制工具来进行优化控制 6 通过对己经完成的工作流实例的分析，找出存在的不足，进而不断改进 工作流程。 7 使工作内容更加丰富，并且提高工作人员的业务能力，减少工作人员进 行单调乏味并且十分耗时的文档查找工作。 8 有利于提高软件的重用率、灵活性和适应能力 9 工作流系统还可以提供系统日志功能。 1 0 适应业务流程变化的需要具有不同技术的优点，克服了其缺点，是一 种比较理想的实现模式。 1 4 国内外发展现状 基于工作流的办公自动化研究在国际上已经有相当长的历史。2 0 世纪8 0 年 代中期，办公系统的诞生是以个人电脑、办公套件为主要标志的，它实现了数 4 武汉理工大学硕士学位论文 据统计和文档写作电子化，完成了办公信息载体从原始纸介质方式向电子比特 方式的飞跃；2 0 世纪9 0 年代中期，以l o t u s n o t e s 为代表的群件技术的面世， 及网络通讯技术的长足发展，给0 a 系统带来了一次革命性演进，办公自动化系 统开始以网络技术和协同工作技术为主要特征。随着技术的发展，遵循国际工 作流管理联盟的工作流产品在现代办公系统应用中崭露头角，它不仅实现了工 作流程自动化和收发文件从传统的手工方式向工作流自动化方式的飞跃，同时 也通过可视化的流程定义和流程监控，实现了流程的优化和重组新一代采用 工作流技术的办公自动化系统由此得到了广泛的应用。 目前，国际上的研究热点主要集中在以下几个方面们： 1 工作流技术的过程建模理论与建模方法：研究如何清晰、准确地表示实际 应用中的过程，特别是研究如何以形式化的方法表示过程模型。 2 工作流模型验证和模型仿真方法：研究从理论上如何验证所建立的过程模 型不存在死锁问题，研究如何评价所建立的模型的性能和优化模型的方法。， 3 分布式环境下的资源协调和任务优化调度策略：研究大范围的分布式环境 下，在资源和任务完成时间约束情况下。如何优化系统中任务执行的顺序和资 源的分配方法。 4 过程模型和其它模型的集成方法：在办公自动化核心研究领域中，主要是 对工作流过程进行模型研究，仅有过程模型是不够的，还需要有功能模型、信 息模型、资源模型、组织模型甚至是经济模型和决策模型的配合。它们的集成 是对办公自动化的一个应用领域的全面描述，但是如何集成这些模型还没有良 好的解决方法 在国内，目前办公自动化研究主要集中在企业应用平台的整合，各种应用系 统的集成( 包括w e b 、d b m s 等应用系统) ，各种办公自动化软件产品的接口的设 计，以及基于分布式架构的平台设计等方面。0 a 系统与其它信息系统的整合， 简化了应用层面，根据业务变更和需求来扩展新功能，从而提升办公自动化在 企业及政府部门当中的应用。在银行、保险、邮电、海关、证券、税务、电力 等领域和政府机关都包含了很多业务流程，建设各类信息系统的重要工作之一 就是提取用户的工作流程，进行分析建模，并把它体现到信息系统的设计中。 应用工作流管理系统的开发人员通过可视化的方式分析和设计业务流程，将各 个不同的应用系统联接在一起；在组织结构和业务发生变化的时候，能够在很 少修改甚至不修改原来应用的情况下，仅仅通过修改工作流程的定义就能适应 5 武汉理工大学硕士学位论文 变化了的情况。工作流技术的发展为办公自动化、企业信息平台和企业业务平 台的整合带来了强大的技术支持。 1 5 课题的主要工作及论文的组织 本课题来源于作者在武汉菲旺科技有限公司实习期间参与开发的大冶有色 金属公司办公自动化系统。在研究了网络技术、工作流管理系统的基础上，实 现了符合企业日常办公需要的o a 系统。 本文共分为五章： 第l 章主要阐述了办公自动化及工作流技术的概念、特点、国内外的发展 情况，介绍了课题来源、背景及主要研究内容。 第2 章讨论了有关工作流的基本概念，工作流参考模型，工作流管理系统 的体系结构等相关知识。 第3 章讨论了基于工作流的0 a 系统的需求分析、总体设计及工作流模型 的分析与设计。 第4 章设计了一个轻量级的工作流引擎并给出了部分代码实现。 第5 章实现了该o a 系统中部分模块 第6 章总结与展望。对全文进行总结指出系统的成功与不足，并对以后系 统技术的改进与完善做了一定的展望。 6 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章工作流技术基本概念和原理 2 1 工作流基本概念和定义 工作流是从英文单词w o r k f l o w 翻译而来的，不同的研究者和厂商从不同 的角度对工作流概念进行了描述。 ( 1 ) 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 ) 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，使得文档、信息或任务能够在不同的执行者之间进行传递与 执行嗍。 ( 2 ) m ma 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，定义了完成整个过程所需要的各种参数。这些参数包括过 程定义中每个单独步骤的定义、步骤之间的执行顺序、条件以及数据流的建立、 每个步骤由谁负责以及每个活动所需要的应用程序嘲 ( 3 ) a m i ts c h e t h 的定义：t 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，它可以 用多种形式来进行定义，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( 如一个应用程序、一个数据库管理系统) 。 ( 4 ) 清华大学自动化系教授范玉顺给出的定义：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作流管理系统执行的业务模型嘲。 以上这些对工作流的定义是用非形式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。 从广义上讲，工作流就是活动及活动之间变化的过程表示的业务流程。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一个概念，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 7 武汉理工大学硕士学位论文 效率、提高企业生产经营管理水平和企业竞争力。事实上，工作流技术就是业 务流程的计算机化或自动化，它将过程逻辑从业务逻辑中分离出来，由工作流 引擎专门完成对过程逻辑的计算，从而使开发人员将主要精力集中在业务逻辑 的处理上。 工作流技术是工作流管理系统中的核心技术，它监督、控制和协调业务过 程，目前，被看作是提高业务过程效率和生产效率的关键技术。从概念上看， 工作流代表了办公环境的工作过程，一般包括若干定义完整的活动( 或任务) 和他们之间的连接关系。在应用上，工作流的定义、执行、监控需要一套管理 工具，称为工作流管理系统，它通过运行一个或多个工作流引擎来解释过程定 义、创建过程实例，给相关用户分发工作任务，通过应用程序接口( a p i ) 调用 相关应用程序，按照调度规则对活动进行调度，控制和管理工作流实例的执行， 以及与其它工作流管理系统交换数据嗍 因此，工作流技术已成为实现o a 系统的关键技术，以解决办公中的协作问 题，提高效率、节约工作成本 2 2 工作流技术其它相关概念 1 业务过程( b u s i n e s sp r o c e s s ) 业务过程是指为了实现某个目标，在部分或者全部组织机构和人员的参与 下，在参与者和组织机构之间进行文档、信息、任务的传递或处理而进行的一 系列相互关联的活动。业务过程定义了工作在业务过程中是如何完成的规则， 表现为由人或者结合应用执行的一系列任务。在企业的日常活动中，包含了许 多业务过程，例如：收文处理过程，发文处理过程，文件的审批过程及项目开 发过程等。每个业务过程都是为了完成日常工作中的某项具体工作，其中还包 含了为了完成这项工作所必须经过的处理步骤，以及这些处理步骤的先后次序 关系n 帕。 2 过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) 业务过程是日常工作中的概念，如果要使用计算机来替代或部分替代业务 过程，就必须把实际工作中的业务过程转换为计算机可以识别的工作流过程， 这就是过程定义，它是对业务过程的形式化表示。过程可分解为一系列子过程 和活动。过程定义包括活动及所涉及到的各种参数，如业务过程开始和终止条 8 武汉理工大学硕士学位论文 件、以及活动执行的先后顺序和活动中应该包含的一些必要信息，应用程序调 用，数据流动关系等通常，可以使用过程定义工具来协作用户完成从业务过 程到过程定义的转化工作n 1 1 3 活动( a c t i v i t y ) 活动是工作流中的一个逻辑步骤或称环节，它实际代表了业务过程中的处 理步骤的计算机表示形式。通常，每个活动中都包含整个业务过程中的一个工 作单元( 处理步骤) ，其中包括需要人工参与的手工活动和根据过程定义完全由 计算机自动执行的工作流活动它还包含了一些和活动相关的信息：活动开始 和结束的条件，参与这个环节的用户的信息，活动需要的应用程序或数据，以 及一些限制条件，活动有前趋活动与后继活动o 如图2 - 1 所示的工作流流程中，共包含了4 个环节，即4 个活动，它们代 表了在实际请假申请过程中的不同步骤。其中，活动“审批a ”的前趋活动是“请 假申请”，即需要有人提交请假申请，“存档”活动是“审批a ”的后继活动。 图2 - i 一个请假申请的有向图表示 4 过程实例( p r o c e s si n s t a n c e ) 过程实例是某个工作流过程的一次执行，是实例化的业务过程。一个过程 定义可以产生多个过程实例。在执行过程中，工作流管理系统通过解释过程定 义，生成有关的活动并根据过程定义中的控制规则协调这些活动实例之间的顺 序关系，同时根据数据流动关系的定义完成活动实例之间的数据传送。当用户 处理完成，工作流管理系统将根据用户的处理结果和流程的定义来决定激活后 续活动，并生成相应的工作项，同时通知与此有关的用户进行处理这个过程 反复执行，直到整个流程结束o ”。 以图2 - 1 为例，如果有三个人提交了请假申请，工作流管理系统就会根据 这个过程定义，生成三个过程实例，根据每个实例具有的不同数据，选择“审 9 武汉理工大学硕士学位论文 批a ”或者。审批b ”( 如有人请两天的假，活动“审批a ”就被选择；如果有人 请假四天，活动“审批b ”就会被选择) 。选择确定的活动后，工作流管理系统 会通知相关的审批活动的执行者进行处理。审批完成存档后，该申请流程就结 束了。 5 活动实例( a c t i v i t yi n s t a n c e ) 活动实例是活动的实例化，是活动的一次相对独立的执行。在一个过程实 例中，可能同时存在多个活动实例，比如多个并发的活动。但是一个活动实例 只能存在于一个过程实例中沿用前面的例子，员工甲和乙都提交了两天的请 假申请，都要“审批a ”的执行者审批，这样就产生了两个“审批a ”的活动实 例，但它们只存在于自己的过程实例中活动实例由工作流管理系统根据过程 定义生成u ”。 通常情况，活动实例由某个或者某组用户负责处理。因此从用户的角度来 说，用户对活动实例的执行就是调用相应的应用程序对所涉及活动的相关数据 进行处理。 g 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 c 给出的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 工作流实例的执行响。 工作流管理系统是一套能定义、创建和管理工作流执行的软件系统，运行 在具有一个或多个工作流引擎( 又称工作流机) 的软件上。这些引擎可以对过 程定义进行解释、与工作流的参与者( 人或软件) 进行交互，根据工作流逻辑， 调用其它的工具和应用，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态， 工作流管理系统将现实世界中的业务过程转化成某种计算机化的形式表示，并 在此形式表示的驱动下完成工作流的执行和管理。使用它可以充分利用企业资 源，有效地跟踪工作过程，提高工作过程定制的速度与质量。 工作流管理系统和企业的业务系统是有区别的：工作流管理系统为企业的 业务系统运行提供了软件支撑环境，在工作流管理系统的支撑下，通过集成具 体的业务软件和操作人员的界面操作，才能良好的完成对企业经营过程运行的 支持。所以，工作流管理系统在一个企业或部门的经营过程中的应用过程是一 个业务应用软件系统的集成与实施过程。 7 工作项( w o r k i t e m ) 和工作项列表( w o r k l i s t ) 武汉理工大学硕士学位论文 在一个工作流过程中，用户需要在他所涉及的活动中完成一些处理工作， 工作项就是这些处理工作的表现形式。通常，一个活动的实例就表现为一个工 作项。某个用户的所有工作项构成该用户的工作项列表 在工作流的实际执行中，还需要特定数据。有些数据确定过程实例状态转换 的条件，它们将同工作流过程定义一起用于协助工作流管理系统，以控制工作 流的执行，它们被称为工作流相关数据，还有一部分数据，它们并不对流程起 作用，但却是完成具体业务功能所需要的数据，它们被各环节调用的应用程序 所处理，称为工作流应用数据。 8 工作流模型( w o r k f l o wm o d e l ) 工作流过程依赖于一个形式化的工作流模型来描述工作流任务之间的控制 流和数据流。工作流模型由四部分组成，它们分别是过程模型、组织模型、资 源模型以及工作流相关数据n 町。过程模型用来定义工作流的过程逻辑，它包括 组成工作流的所有活动以及活动之间的依赖关系。它是整个工作流模型的基础 与核心，其它模型均为其提供支持。组织模型用来定义企业人员的组织结构， 它包括几种不同形式的组织元素以及每种组织元素内部的递阶层次关系。组织 模型的主要任务是为企业人员执行工作流提供柔性的组织定义，为过程模型提 供“人”的支持。资源模型用来定义企业资源的组织结构，它包括几种模式的 资源容器元素以及容器内部的递阶层次关系，直至最终的原子级资源个体。资 源模型的主要任务是为企业人员执行工作流提供物的支持。工作流相关数据用 来定义工作流执行过程中需要用到的数据，它包括简单的数据类型与复杂的企 业对象，它主要用于各种条件的判断以实现工作流引擎对不同活动的路由选择。 工作流相关数据为工作流的执行提供了“信息”的支持。 9 角色( r o l e ) 角色是指在过程中对某项任务或相关任务集合具有访问权限和完成能力的 处理实体，在一个业务流程中，角色用来指定代理的职责。代理是扮演一个或 多个角色的物理实体，角色表示的是责任的集合。角色的定义是在过程定义中 完成，而代理是在组织模型分析时才定义。针对不同的工作流系统，同一企业 组织结构的划分可能不同，角色与代理实体的映射关系是由授权完成的。在一 个工作流中定义角色具有重要的意义：角色与代理分离保证了授权的灵活性， 使得在组织机构变化时，对工作任务的分配不会有影响：当一个任务可以被一 个以上的代理执行时，角色与代理的动态映射关系有利于管理，能够帮助动态 1 1 武汉理工大学硕士学位论文 工作负载平衡。例如，如果角色是采购员，一个采购部可能有几个用户都可以 作为这个角色，当一个采购员的工作负载高时，系统可以自动将新的工作任务 分配给另一个采购员，实现工作负载的平衡。 2 3 工作流管理系统 2 3 1 工作流管理系统概述 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的软件系统。w f 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 实例的执行刀。 工作流管理系统通过管理工作活动的逻辑序列而提供企业过程的自动化， 它是定义、创建和执行工作流的系统。它通过把有关业务活动依时序或逻辑关 系相互连接构成业务流程，依据组织规范在参与者之间传递、处理或执行，从 而实现业务流程的自动化管理。同以前的信息系统相比，工作流管理系统更易 于实现信息共享和协同工作。 工作流管理系统可以依不同的分类方法进行分类。 1 按照用途和技术分类“”： ( 1 ) 管理工作流：用于执行简单协同规则的、可重复和可预测的流程，它 具有事先定义的执行步骤和规则，不要求控制复杂流程和访问多个信息系统。 ( 2 ) 特殊工作流：主要特征就是交流没有固定模式、通常由人工完成工作 任务的协调和控制，多用于执行办公流程或处理异常情况。工作流管理系统能 够提供合作协同功能，但不控制各工作顺序，支持它的w f m s 也叫群件。 ( 3 ) 协作工作流：主要描述参与者的交流活动，它具有任务的循环和反向 的过程，而不象其它类型的工作流总是向前流转。因而很难用现有的工具对这 类动态工作流进行建模。所以，在一些资料中，并不把协作工作流作为一种真 正的工作流。 ( 4 ) 产品工作流：工作流的高级形式，它包括预定和重复的过程。不同于 其它的工作流应用，产品工作流包括复杂的信息处理，并可能涉及到访问多个 武汉理工大学硕士学位论文 信息系统，从而实现任务的自动管理和协调。这种工作流管理系统首先要提供 业务处理过程到工作流定义、再到工作流执行的映射；还要提供描述任务间复 杂依赖关系的能力；异构分布系统的互操作能力；还要保证工作流在各种情况 下的正确执行。 2 按照工作流系统采用的实现技术分类“叭棚 ( i ) 基于邮件传递的工作流：依赖于电子邮件机制完成不同用户间的流转， 适合于协作工作流和特殊工作流。 ( 2 ) 基于共享文档库的工作流：以共享文件的方式来完成任务，依赖于文 档流转的思想，与外部应用的交互受限，适用于管理工作流。 ( 3 ) 基于数据库的工作流：对应于产品工作流，它实现自己的通讯机制， 借助于基于c o r b a 、c 伽等规范的组件，在底层数据库的基础上提供了大量应用 程序接口，它是工作流的高级形式，它适应当今企业的需求，但有一些尚需在 理论上解决的问题。 2 3 2 工作流管理系统参考模型 1 9 9 3 年工作流管理联盟w f m c 在欧洲成立，以推进工作流管理的标准化。w f m c 提出了一个工作流参考模型，定义了工作流系统的体系结构及其与应用、管理 工具和其它工作流管理系统之间的应用编程接口。主要目的是为了实现工作流 技术的标准化和开放性。如图2 - 2 所示，工作流管理联盟给出了五类接口： 接口l ：工作流执行服务和工作流过程定义工具之间的接口，包括工作流模 型的解释和读写访问； 接口2 ：工作流执行服务和客户应用之间的接口，这是最重要的接口规范， 它约定所有客户方应用和工作流服务之间的功能访问方式； 接口3 ：工作流引擎和应用间的直接接口； 接口4 ：工作流管理系统之间的互操作接口； 接口5 ：工作流执行服务与工作流管理工具之间的接口嘲。 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 工作流 监控和 管理工具 接口5 过程定义工具 广一 | | 接口l 工作流a p i 与交换格式 接口4 接口2 i | | 接口3 工作流客户端 应用程序 工作流引擎直 接调用的应用 图2 - 2 工作流参考模型 其他工作流 参考模型各部分的功能如下： 1 工作流过程定义工具：主要用于分析、建模、描述并记录经营过程。它 输出一个能被工作流引擎动态解释并执行的过程定义。不同的工作流产品其建 模工具输出和格式是不同的，接口1 不仅使工作流的定义阶段和运行阶段分离， 使用户可以分别选择建模工具和执行产品，还可以为不同的工作流产品合作提 供一个过程定义的运行服务环境。 2 工作流执行服务：它由一个或多个工作流引擎( w o r k f l o we n g i n e ) 组 成( 在分布环境下，由多个工作流引擎组成) ，提供了过程实例和执行的运行环 境，工作流执行服务的主要功能是：解释流程定义，生成过程实例，并管理其 实施过程吼1 ； 3 工作流客户端应用程序：是用户同工作流实例进行交互的工具。工作流 实例在运行期间，必然要同用户进行交互，比如对文档的处理( 审核、意见填 写、流向控制等) 。工作流管理系统为每个用户维护一个工作项表，用来记录需 要该用户处理的所有任务。客户端应用程序就是为用户提供一种手段，让工作 流参与者查看、管理自己的工作表，了解工作流中的工作项并完成对工作项的 处理操作。 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 4 工作流引擎直接调用的应用：工作流机制借调用相应的应用来完成一项 任务。这主要是针对那些无需用户参与的自动活动，在过程定义时，定义者需 要为应用的启动而提供应用的一些信息，如应用程序的类型、地址等，工作流 引擎通过过程定义的活动信息、应用程序类型和所需的数据来激活应用程序， 从而完成工作流中的自动处理部分。 5 工作流引擎( 又称为工作流机) ：是一个为工作流实例提供运行环境的 软件服务或“引擎”它是工作流执行服务的核心，主要提供以下功能嘲： ( 1 ) 对过程定义进行解释； 。 ( 2 ) 控制过程实例的创建、激活、挂起、终止等； ( 3 ) 控制过程活动间的转换，包括串行或并行的操作、工作流相关数据的 解释等； ( 4 ) 提供支持用户操作的界面； ( 5 ) 维护工作流控制数据和工作流相关数据，在应用或用户间传递工作流 相关数据； ( 6 ) 提供一个用于激活外部应用并提供工作流相关数据的接口； ( 7 ) 提供控制、管理和监督工作流过程实例执行情况的功能。 6 工作流管理和监控工具：主要负责对工作流实例的运行进行监控和管 理。主要功能有：将过程模型中的角色实例化；将运行中的过程实例、活动实 例和数据分发到各