（计算机应用技术专业论文）基于工作流技术的办公系统的研究与实现.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 工作流技术是计算机支持的协同工作( c s c 帅研究领域新出现的- - i j 学科，它是实现 企业业务过程建模，过程管理与集成，最终实现业务过程自动化的核心技术。基于自定 义业务流程的工作流技术的研究对于企业的业务流程重组和协同工作技术的发展具有十 分重要的意义。 本文讨论了以工作流管理系统参考模型为核心的工作流技术特点，研究现状和发展 趋势，研究了工作流领域中的重要技术：工作流建模、工作流管理系统体系结构，工作 流过程执行管理等，在相关理论研究和传统划分基础上，定义了办公系统中的5 类工作 流对象模型并进行了深入分析。同时，以工作流理论研究的基础，通过大量的实地调研 和开发测试工作，将可以实现自定义业务流程的工作流技术和办公应用系统有机的结合 在一起，实现了一套基于工作流技术，灵活，通用，具有很强的自适应能力的办公系 统。 在应用环节，以黑龙江水利厅防汛抗旱指挥部政务办公系统的设计和实施为背景， 文中详细说明了该系统在实际业务中的应用方式，执行和操作方法。最后，通过该系统 在大连市图书馆办公自动化中的再次成功应用，充分说明了在相关应用中采用工作流技 术的优势。 关键词：工作流；工作流模型：办公自动化；自定义建模；过程执行管理 茎王三堡鲨查盟塑坌墨竺塑堑堑复壅婴一 r e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o n o fo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e m b a s e do nw o r k f l o w t e c h n o l o g y a b s t r a c t w o r k f l o w t e c h n o l o g y i san e w s u b j e c t i nc o m p u t e r s 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 yt 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 , m a n a g e ， i n t e g r a t e 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 sp r o c e s s n l er e s e a r c ho f w o r k f l o w t e c h n o l o g yb a s e do nc u s t o m i z ep r o c e s sh a sv e r yi m p o r t a n tm e a n i l l gt o t h er e c o m p o s eo f e n t e r p r i s e sb u s i n e s sp r o c e s s a n dt h ed e v e l o p m e n to f t h ec s c w t e c h n o l o g y 1 h ep a p e rd i s c u s s e st h ec h a r a c t e ra n dc u r r e n ts t a t ea n dd e v e l o p m e n tt r e n do fw o r k f l o w t e c h n o l o g y w h i c ht h ec o r ei sw o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e m r e f e r e n c e m o d e l ，a n dh a s c o m p l e t e dm a n y r e s e a r c hw o r k sa b o u tt h ei m p o r t a n t t e c h n o l o g yo f w o r k _ f l o w , s u c h a sw o r k f l o w m o d e l i n g ，w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma r c h i t e c t u r e ，p r o c e s s e x e c u t i o nm a n a g e m e n to f w o r k f l o we t e f u r t h e r l = n o r e ，t h ep a p e rd e f i n e sf i v et y p e so fw o r k f l o wo b j e c tm o d e le x i s t si n o f f i c ea u t o m a t i o nf i e l db yt h er e s e a r c ho f i n t e r r e l a t e dt h e o r ya n dt r a d i t i o n a l p a r t i t i o n a st h e b a s e ， a n dt h e n , t h r o u g hl a r g en u m b e r s o f i n q u i r e sa n dr e s e a r c ho n t h es p o ta n d d e v e l o p m e n ta n dt e s t w o r k s ，t h ep a p e rr e a l i z e st h ec u s t o m i z eo f b u s i n e s sp r o c e s so f w o r k f l o wt e c h n o l o g yc o m b i n e d w i t ha u t o m a t i o ns y s t e ma p p l i c a t i o ns y s t e m ，a n di m p l e m e n t sas e to fa u t o m a f i o no f f i c es y s t e m b a s e do i lw o r l d l o wt e c h n o l o g y ，t h i ss y s t e mh a sf l e x i b l eu n i v e r s a lc h a r a c t e ra n d s t r o n ga d a p t i v e c a p a c i t y t h r o u g ht h ed e s i g na n di m p l e m e n tp r o c e s so fh e i l o n g j i a n gp r o v i n c eh o o d - c o n t r o la n d d r o u g h t r e l i e f o f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mh a sb e e na sb a c k g r o u n d , t h ep a p e rd e s c r i b e sa p p l y o ft h i ss y s t e mi np r a c t i c a lb u s i n e s s ，s u c ha st h ea p p l i e dm e a n s ，e x e c u t i v em e a n s ，o p e r a t i o n a l m e a r l s ，e t e f i n a l l y ，t h es u c c e s s f u la p p l yo f t h i ss y s t e mi nd a l i a nl i b r a r yo f f i c ea u t o m a t i o n s y s t e mf u l l yp r o v e st h eb e n e f i to fi m p l e m e n to f w o r k f l o wt e c h n o l o g yi nr e l a t i v ea p p l i c a t i o n f i e l da g a i n k e yw o r d s ：w o r k f l o w ；w o r k f l o wm o d e l ；o f f i c ea u t o m a t i o n ；c u s t o m i z em o d e l i n g ； p r o c e s se x e c u t i o nm a n a g e m e n t - i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得研究成果。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的研究成果，也不包含为获得 大连理工大学或其他单位的学位或证书所使用过的材料。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。 作者签名： 玉逝。日期：烂二；二殛 大连理工大学硕士学位论文 引言 工作流技术是实现企业业务过程建模、业务过程仿真分析、业务过程优化、业务过 程管理与集成，从而最终实现业务过程的自动化的核心技术。对企业寿q 用工作流方法进 行业务过程的建模和深入分析，不仅可以规范化企业的业务流程，发现业务流程中不合 理的环节，进而对企业的业务过程进行优化重组，而且所建立的业务过程模型本身就是 企业非常重要的知识库和规则库，可以成为指导企业实施计算机管理信息系统的模型， 对于提高企业的信息化程度、运行效率以及竞争能力都有着重要的意义。 工作流管理技术作为一种过程建模和过程管理的核心技术，可以和其他应用系统有 效地结合，生成符合多种业务需求的各种业务管理系统，它广泛应用于生产制造、办公 自动化、并行工程等领域 1 。 针对办公自动化领域的日常工作中的办公流程和活动，工作流技术依托计算机网络 整合企业内部的各种资源，提出通过将工作分解成定义良好的任务，角色和参与者，按 照一定的规则和过程来执行这些任务，实现业务过程的明确定义，使业务过程得以自动 或半自动化地完成。同时，工作流管理系统还提供对过程执行的管理，跟踪和监控，并 可根据业务需要重组流程，为实现该过程而提供的个软件支撑环境，达到提高办事效 率，降低工作成本，提高企业管理水平的目标。 本文中，在对办公自动化领域中存在的多种工作流模型进行深入分析的基础上，通 过大量的实地调研和开发测试工作，最终实现了一套灵活，通用，具有很强的自适应能 力的办公自动化系统，其特点是通过将应用逻辑和过程逻辑分离，可以不修改具体功能 实现而只修改过程模型来改变系统功能，有效的把人、信息和应用工具结合在一起，该 系统已成功应用于防汛抗旱指挥部政务办公和图书馆办公自动化，充分说明了工作流技 术在相关领域的先进性，灵活性和可重用性。 基于工作流技术的办公系统的研究与实现 1 - 1 - 作流技术综述 1 1 工作流技术的起源与发展 工作流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的 目标【2 。 8 0 年代初期在p c 机尚未作为信息处理工具出现的时候，纸张是各行各业中进行日 常业务活动所不可代替的载体，包括表单、文件、信函、技术资料等在内的各类与企业 密切相关的文档都是以纸张的形式在各个部门之间进行传递的。这在信息的处理组织存 储以及查询检索方面都是低效的，因此人们希望出现一种物质化的、计算机化使能的工 作环境。于是一些公司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，通常 运行在大型机或小型机上，用于实现日常表单处理的电子化与自动化。这种系统可以看 成是现代工作流管理系统的一个雏形。 8 0 年代中期，f i l e h 敞和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、结构化路由、实例跟踪、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。比较典型的有f i l e n e t 于1 9 8 4 年推出的 w o r k f l ob u s i n e s ss y s t e m ，v i e w s t a r 于1 9 8 8 年推出的v i e w s t a r 。很显然，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种非常合适的方案； 而且，由此还可以看出，工作流从最初的诞生之曰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。 进八9 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。企业的分散性、决策制定的分散性、对日常业务活动 详尽信息的需求以及c l i e n g s e r v e r 体系结构分布式处理技术的日益成熟，都说明了这样 一个事实：集中式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 相互关联的任务高效运转并接受密切监督已成为一种趋势。在这种技术背景下，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的划分出了自己的一席之地，相应的概念与 一2 大连理工大学硕士学位论文 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，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i n t e m e t 服务等都被容纳到工作流管理系统之中。市场上工作流产品极 为丰富，据统计1 9 9 7 年市场上约有7 0 多种工作流产品在相互竞争，多家供应商纷纷看 好这块渐趋热点的i t 市场，1 9 9 7 年工作流产品的市场增长率超过3 5 3 1 。 纵观工作流软件产品由8 0 年代的萌芽到9 0 年代的繁荣，可以把它总结为3 个阶 段：第1 阶段，主要为应用于某些特定领域的相对独立的应用系统比如图像、文档管理 系统；第2 阶段，主要表现为具有底层的通信基础结构、能够实现任务协作的应用系 统，比如具有消息传递功能的工作流管理系统：第3 阶段，具有图形用户界面的过程定 义工具、用户定义与任务执行完全分离的工作流系统，其体系结构基本上符合工作流管 理联盟所提出的标准结构。经历了这3 个阶段的发展，工作流产品基本上确定了它在计 算机应用软件市场上的独立位置。 1 - 2 工作流技术相关概念及关系 工作流定义 十几年来，不同的研究者和工作流产品供应商分别从不同角度对工作流提出了不同 的定义。到目前为止，对于工作流仍没有完全统一的定义。下面列举一些有代表性的定 义，以供参考： 工作流管理联盟的定义 4 ：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，使文档、信息或任务能够在不同的执行者之间传递、执 行。 g i g a g r o u p 的定义 5 ：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 t 公司的定义：工作流是一个用来实施经营过程实践的机制。 i b m a l m a d e n r e s e a r c h c e n t e r 的定义 6 ：工作流是经营过程中的种计算机化的表 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 骤自q 定义、步骤间的执例顿序、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。 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。 一3 基于工作流技术的办公系统的研究与实现 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) 。 工作流相关概念 7 业务流程( b 1 1 s m e s sp r o c e s s ) ：在功能确定的组织结构中，能够实现业务目标和策略 的相互连接的过程和活动集。例如：公文处理过程、投保过程及项目开发过程等。 活动( a 谢v 时) ：指的是工作流中的一个逻辑步骤或称环节。它包含的信息有：开 始和结束条件、可参与到此环节中的用户、完成此活动所需的应用程序或数据以及关于 此活动应如何完成的一些限制条件如时间上的限制等。 过程定义( p r o c e s sd e 盘崩o n ) ：过程定义即过程建模。业务过程的计算枫形式表示， 它定义的是过程运行中涉及到的各种参数：如业务过程的开始和终止条件、各个工作环 节及相互之间的控制流动与数据流动关系等。由过程定义得到的不同的过程模型各有其 不同的特点，一个好的模型应该有比较强的描述能力、易于使用、易于修改以便能够适 应不断变化的工作环境的要求。 图1 1 工作流基本概念之间的关系 f i g 1 1t h e m l a 石o nb e t w nb 船i cc o n c e p t so f w o r l d l o w 4 大连理工大学硕士学位论文 过穆活动实例( p r o e e s s a e t i - c i t yi n s t a n c e s ) 指的是某个工作流过程的一次执行。在 实例的执行过程中，w t m s 将解释相应的过程定义，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。一般情况下每一个活动实例都将表现为一个工作项( w o r k i t e m ， 它将由某个或某组用户负责完成) 。因此从用户的角度来说实例的执行实际上是由用户 调用相应的应用程序对他所涉及的那个环节有关的数据进行处理，处理完之后由w 伽s 根据相应的结果决定激活后续的那个环节并生成相应的工作项，同时通知与此有关的那 些用户对之进行处理。由此依次反复进行，直至整个过程的完成。某个用户所负责的所 有工作项将构成其工作项y j j 表( w o r k l i s t ) 。那些被称作是工作流应用数据的，其中有一部 分将同工作流过程定义一起用于控制工作流的执行，这部分数据一般被称作是工作流相 关数据。 工作流模型( w o r k f l o wm o d e l ) ：工作流模型是对工作流的抽象表示，也就是对企业业 务流程的抽象表示。工作流模型包括过程的开始和完成条件、构成过程的活动以及进行 活动间导航的规则、用户所需要完成的任务、可能被调用的应用、工作流的引用关系， 以及所有与工作流相关数据的定义。 工作流管理系统( w f l v l s ) ：一种能定义、创建和管理工作流执行的系统。就是将现 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( 工作流逻辑) ，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。 代理( a g e n t ) ：工作流系统中，一个独立的处理实体被定义为代理，它由所包含的个 体、团队成员、工具及他们相应的职责所构成。在组织模型中代理包括以下两种实体： ( 1 ) 参与者( a c t o r ) ，一个参与者是个体处理单元，它可以是员工和自动工具。与参 与者相关的有工作时间表、身体状况或故障等因素，这些因素可以综合确定一个参与者 的当前状态。 ( 2 ) 组( g r o u p ) ，一个组是参与者的集合组成，其具有所有参与者的公共特征。 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 ，5 基于工作流技术的办公系统的研究与实现 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，能够帮助动态工作负载平衡。 1 3t 作流管理系统 1 3 1 工作流管理系统 w f m c 给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。 通常，工作流管理系统是运行在一个或多个称为工作流引擎的软件上用于定义、实 现和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) 交互，推进工作 流实例的执行，并监控工作流的运行状态 8 。在这里需要强调的是，工作流管理系统 不是企业的业务系统，在很大的程度上，工作流管理系统为企业的业务系统提供一个软 件的支撑环境，非常类似于单个计算机上的操作系统，只不过工作流管理系统支撑的范 围比较大、环境比较复杂而已，所以，也有人称工作流管理系统为业务操作系统 ( b u s i n e s so p e r a t i o ns b ，s t v m ，b o s ) 。在工作流管理系统的支撑下，通过集成具体的业 务应用软件和操作人员的界面操作，才能够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。 圈1 2 工作流管理系统的三个主要功能之间的关系 f i g 1 2t h e r e l a t i o nb e t w e e nt h r e em a i nf u n c t i o n so f w o r k f l o w 一6 大连理工大学硕士学位论文 工作流管理系统可以用来定义域执行不同覆盖范围( 单个工作者、部门、全企业、 企业间) 、不同的时间跨度( 分钟，小时、天、月) 的经营过程。这完全取决于实际应 用背最的需求。按照经营过程以及组成活动的复杂程度的不同，工作流管理系统可以采 取多种实施方式，在不同的实施方式中，所应用的信息技术、通信技术和支撑系统的结 构会有很大的差别。工作流管理系统的实际运行环境可以在一个工作组内部或者在全企 业的所有业务部门。 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，但它们还是有 很多共同的特征，从比较高的层次上来抽象的考察工作流管理系统，可以发现所有的工 作流管理系统都提供以下的三种功能： ( 1 ) 工作流建立阶段功能：这期间，通过使用一种或多种系统分析、建模和定义工 具，把一个业务过程从现实世界转化为一个形式化的，计算机可以处理的过程模型或者 叫过程模板( t e m p l a t e ) 也可以称为过程定义。 ( 2 ) 运行阶段的过程控制功能：在运行阶段，过程控制功能相当于现实世界与模型 世界的桥梁。它解释业已定义完的模型，也就是说根据模型来调度一个过程中不同的子 任务( s u b t a s k ) 并且激活相应的人或i t 应用程序。过程控制实际上由称为引擎 ( e n g i n e ) 的软件模块来完成。 ( 3 ) 运行阶段与完成不同子任务的用户或i t 工具的交互：一个过程的子任务通常 是由参与人员通过使用一定的i t 工具( 比如填表) 或者涉及信息处理操作( 比如用 条新记录更新一个定单数据库) 。如果要在不同的子任务之间传送控制信息以及其它的 数据，或者要激活一定的应用程序，就必须不断的与过程控制软件交互。 1 3 - 2 工作流管理系统的分类 综合考察目前的工作流产品市场，可以根据所实现的业务过程、底层实现技术及任 务项和传递机制这三种分类方法对工作流管理系统及其产品进行分类。 ( 1 ) 根据所实现的业务过程，工作流管理系统可以分为四类 8 ： 管理型工作流( a d m i n i s t r a t i v ew o r k f l o w ) 在这类工作流中活动可以预定义，并且有一套简单的任务协调规则，例如，大学里 的课程选修、完成论文后的学位申请等。 特殊型工作流( a dh o ew o r k f l o w ) 与管理型工作流相似，但一般用来处理异常或发生机会比较小的情况，有时甚至是 一7 。 薹量三堡鲢查塑塑垒墨笙塑堡塞复塞翌一一 高 渡 翟 盼 复 蔡 性 | 缨 豢器攀 礴 ，蔼； 兰璺 只出现一次的情况，这与参与的用户有关。 协作型工作流( c o l l a b o r a t i v ew o r l d l o w ) 参与者和协作的次数较多。在一个步骤上可能反复发生几次直到得到某种结果，甚 至可能返回到前一阶段。 生产型工作流( p r o d u 砸o nw o r k f l o w ) 实现重要的业务过程的工作流，特别是与业务组织的功能直接相关的工作流。与管 理型工作流相比，生产型工作流一般应用在大规模、复杂的和异构的环境下，整个过程 会涉及许多人和不同的组织。 ( 2 ) 根据底层实现技术，可将工作流产品分为三类： 以通讯为中心：以电子邮件为底层的通讯机制。这种类型的工作流管理系统适 合于协作型工作流和不确定型工作流，而不适于生产型工作流。 以文档为中心：基于文档路由，它同外界应用的交互能力有限。许多基于表的 管理型工作流可以用以文档为中心的工作流实现。 以过程为中心：这种工作流系统对应生产型工作流。它们一般建立在数据库之 上，有自己专用的通信机制并且提供了同外部进行交互的接口。 ( 3 ) 根据不同工作流系统所采用的任务项传递机制的不同，市场上的工作流产品又 可以划分为四类： 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、其产品品种较多。 一8 一 大连理工大学硕士学位论文 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 产品一般都提供与一种或多种电子邮件系统的集成接口。 基于w e b 的工作流系统：通过w 卿来实现任务的协作。这一类产品起步较晚，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。 群件与套件系统：虽然这类产品与上面介绍的三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。 1 4 工作流技术的研究 1 4 1 工作流技术的研究现状 根据工作流管理的发展历程可以看出，工作流管理的概念早在八十年代初就己提出， 但是由于当时计算机技术发展的限制，一直未能得到充分发展。童到最近几年，随着计 算机技术和网络技术的迅猛发展，以及伴随着市场竞争的加刷，企业对提高生产质量、 缩短生产周期等的强烈要求，使得工作流管理成为企业界和研究领域的热门话题，而 b p r 和c p i 更是促进了工作流的发展。在世界各地，特别是在欧洲和北美，涌现出许多有 关工作流研究的公司和组织，而功能各异的工作流管理产品更是多以百计工作流管理 不仅可以广泛应用在银行、保险、法律以及行政机关等办公自动化领域，而且也同样适 用于软件开发过程管理以及工业界和制造领域，种种迹象表明工作流管理将会对下一代 的信息系统产生重大影响 9 】。 工作流技术在初期主要由工作流产品开发公司推动其发展，随着在实际应用中不断 取得良好的效果，工作流技术逐渐得到了人们充分的重视。相对于工作流产品市场的繁 荣，工作流相关理论研究则显得有些滞后，但是，许多大学和研究机构都已开展了很多 研究项目，并取得了众多的研究成果，对工作流技术的发展做出了贡献。在工作流技术 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研 究开发的m e t e o r 、w i d e 以及m e n t o r 等研究项目 1 。 在国际上，已经出现了较多的工作流相关产品，并得到了较为广泛的应用，每个产 品都具有一定的特点 1 0 。比较典型的有： f i l e n e t 公司的v i s u a lw o r k f l o 。它是该公司集成文档管理软件系列产品中的 一部分，它与集成文档管理软件中的其它产品合作，可为工作量大、性能要求高的经营 9 苎王三堡燮塑查坌墨鉴塑堡壅皇壅里一一 过程提供全新的可扩展的过程改进方案。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，实时掌握过程的运行情况，还能帮助生成天、周、月、季度 或者年的工作负载报告，以便改进过程模型。同时，v i s u a lw o r k f l o 还提供w e b 服 务，支持跨企业的经营过程集成。 j e r f o r m 公司的企业工作流产品i n t e m p o 。它基于c de 方式，其客户端相互独 立，适于管理型和设定型的经营过程，比如：合同管理、顾客问题解决、销售和预算审 批、订购、消费报告、政策回顾、用户调查等等。 i b mm q s e r i e sw o r k f l o w 是i b m 公司推出的最新工作流管理产品，是m 商业 集成软件璐mm q s e r i e s 的一部分。它将经营流程从应用逻辑中分离出来，可以帮助企 业用更少的时间、以更快的速度和更高的灵活性集成资源、减少消耗、消除错误、提高 生产力，根据市场需求改变经营过程。它以i b mm q s e r i e s 为基础，将分布在个异构 平台内的不同活动、系统和应用程序有机地集成起来，为在i n t e m e t 环境下实现电子商 务提供了保障。 在国内，从事工作流管理技术研究，推广以及工作流相关产品开发的并不多，即使 有也是基本停留在文档流转等工作流管理技术的初级阶段，可以说还没有真正按照 w f m c 的标准进行开发的可应用于企业核心业务流程的工作流系统产品，而国外产品 既价格昂贵又并不适合我国绝大多数信息系统的应用现状。 l 。4 2 工作流技术中面临的主要问题 尽管经过工作流产品供应商与工作流研究人员十几年的不懈努力，使得工作流技术 由最初的萌芽逐步发展起来，并取得了相当的成果，但是从工作流系统的实际应用状况 来看，还远未达到人们所期待的普及状态。在经营过程中采用工作流管理系统的企业仍 只是一少部分，而且这些系统的应用范围也很有限，并不能全方位地支持企业的关键业 务流程。从企业用户应用的角度来分析产生这种状况的原因，主要有以下4 点： ( 1 ) 工作流的运行必须要有底层的通信基础结构的支持，但是就目前能够实现分布 计算环境的产品来看，它们在实际应用中仍然显得不够成熟，在安全性、容错性、可靠 性等方面均不能满足企业的需求，而且在价格上也给企业造成一定的负担。 ( 2 ) 缺乏标准。不同的厂商所提供的工作流产品可能具有自己独立的一套工作流模 型、工作流定义语言以及a p i 函数。在这种缺乏标准的状况下，用户一旦选定一萃孛产品 之后，就很难再过渡到其他同类产品之上了，而且不同的系统之间缺乏互操作的接口。 尽管工作流管理联盟的成立有助于改善这种情况，但若想实现类似于关系型数据库这样 的统一标准( 比如关系数据模型、s q l 语言等) ，仍有很长的路要走。 1 0 大连理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 实现的复杂性。工作流应用的开发不仅仅是过程的定义，还需要完成其他许多 任务。比如，对外部的应用系统进行封装、建立工作流机运行所必须的分布计算环境、 设计开发相应的用户界面等等。目前的工作流产品，几乎不能为这些任务提供什么有力 的帮助，所有的工作流应用都需要工作流产品供应商与应用开发人员进行很长时间的合 作才能最终完成。另外，工作流系统的实施给企业带来的不仅仅是技术上的变化，同时 也会对企业原有的管理制度造成一定的影响，这也是对企业的一种冲击。 ( 4 ) 工作流技术本身的不成熟性。目前尚没有一种工作流产品或原型系统能够在过 程执行的可靠性与一致性方面达到与关系型数据库管理系统同水平的功能。尽管在实际 应用时对工作流系统并没有那样高的性能要求，但具备这样的能力对于一个工作流系统 而言是很重要的，只有这样，才能使企业有信心采用工作流技术来对那些应用其他技术 ( 如数据库) 实现的关键任务应用进行重组。 通过对工作流的研究，我们认为工作流技术自身的不成熟性从较为根本的几个层次 上来看，主要表现在以下3 个方面： 在工作流的模型描述方面，缺乏一种支持过程定义、过程演进以及过程分析的 形式化的数学模型。工作流模型的核心是对过程的定义，包括组成过程的基本活动以及 活动之间的时序关系。目前的各种工作流模型，大部分都是从直观感觉出发，以图形语 言或者文本语言来定义工作流过程。这种定义的方法实际上仅仅是处于用户层上，即对 用户而言是比较理想的方式，但并不利于实际系统的实现，也无法对工作流的本质特征 进行描述，更谈不上对过程的分析与评价。虽然有的模型具有形式化的数学描述，比如 w f n e t ，但从模型能力上距离对工作流的本质描述仍有差距。由于缺乏理论层的模型支 持，使得工作流在应用的许多关键特性上无法得到保证，包括柔性定义、过程重用、事 务管理、异常处理等，这些都大大限制了工作流在企业应用中的推广。 在工作流的执行方面，缺乏一个标准化的集成框架来支持对企业常用的分布式 应用的集成。企业在应用工作流进行业务流程的运作时，最为关心的就是工作流系统能 否与企业原有的各个应用系统( 比如m r p i i 系统等) 很好地集成起来，使它们成为一 个完整的业务流程当中有机的组成部分，而不是像原来那样处于一种“孤岛”状态。但 目前来看，工作流应用中的一个很大的瓶颈就是工作流管理系统所能支持的企业应用太 少，在集成的方式方法上还没有统一的标准，很大程度上要受到外部应用的限制。因 此，在工作流系统与企业应用间亟待建立一个性能良好的“粘合层”，最好是独立于不 同企业应用的一个标准的集成框架，这将极大地提高工作流系统对企业应用的适应性。 基于工作流技术的办公系统的研究与实现 在工作流的仿真评价方面尚处于一种几近空白的状态。应该说，在缺乏仿真方 法与仿真工具支持的情况下，整个工作流系统是不完善的。因为人们难以预料所部署的 工作流过程将有可能出现怎样的结果，它有哪些不合理的地方，其性能指标如何，这一 切都必须等到实际运行以后才能由工作流管理系统所记录的数据中获得，显然，这并非 是一种合理的方式。针对工作流进行仿真的难点主要在于。仿真的性能指标不好确定， 仿真的内容较为复杂等。 1 4 3 工作流技术的发展趋势 在工作流技术应用日益得到重视的今天，对工作流技术的研究也正在向更深层次进 行。工作流技术研究主要分为两方面内容：一是为工作流技术的发展解决理论上存在的 问题，探讨工作流模型和语义的形式化表示方法等；二是从工作流实现技术的角度探讨 利用先进的技术提高工作流管理系统的性能和可靠性。以下主要讨论工作流实现技术的 发展趋势。 ( 1 ) 分布式的系统：分布式的系统可以使分布的计算资源得到有效的利用，平衡系 统负荷，减小系统故障带来的损失。分布的子过程或活动可以在分布的系统组件上独立 的运行，并在组件之问传递数据和过程的状态。分布式设计不仅要考虑系统分布组件之 间的通讯问题，更重要的是给出过程分布的规则，使整个系统的资源利用达到最优。 ( 2 ) 组件化设计，增强系统可伸缩性：先进的工作流管理系统的一项重要特征是在 设计和实现阶段始终以允许系统进化的思想为基本理念。要实现企业经营过程的快速重 组，企业的应用系统需要按照组件的方式构建或改造。采用组件化的系统设计和面向 对象的工作流模型后，用户界面组件、工作流管理组件、工作流过程都可以定制和重 用，使它们能快速适应在不同领域中的应用。 ( 3 ) 基于事件：事件为工作流管理系统中( 分布) 组件之间的异步通讯和互操作提 供了一种高效的机制。采用这种机制，组件之间可以松散的组合。对基于事件的设计 的更高要求是，组件或用户能够定制自己希望接收的时间消息类型，而不总被无关的 事件所打扰。 ( 4 ) 基于w c b ：未来企业工作流的参与者不仅包括企业的决策者和员工，还将包括 企业的供应商、客户、以及供应链上的其他合作伙伴，他们不仅在地理上是分布的，使 用着不同的平台，并且各自有着自己的工作方式和时间安排。这些参与者将通过访问 共同的工作流组成虚拟工作组，由工作流管理系统相连。w w w 利用i n t r a n e t 和 i n t e m e t 提供了一种跨平台的、一致的、简单的数据访问方式。 1 2 大连理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 支持动态建模：工作流管理系统需要适应变化的环境，变化的环境经常会引起 异常的发生。在长过程的执行过程中，对工作流过程模型的优化将造成对过程模型的修 改，在过程的执行中重新分配任务，或为活动的执行者在工作方式上提供更多的选择， 以便及时采用最有效的资源和人员部署方案。新的工作流系统需要适应过程执行中的 动态修改，并维护过程模型的一致性。 ( 6 ) 异常处理和错误恢复问题：对于制造企业这样的一个复杂的应用系统，出现异 常和错误是非常正常的情况，对于工作流管理系统不仅要求它在正常情况能够发挥作 用，更重要的是要求它能够灵活的处理各种异常情况，并且在某个节点发生错误时能 够保证整个系统不会发生崩溃。 ( 7 ) 融入事务管理概念：在工作流管理中融入事务管理的概念和模型方法可以显著 的提高工作流管理系统处理大规模业务应用的能力，目前这个工作已经得到许多研究 人员的重视。 ( 8 ) 应用集成与开放性：工作流管理系统本身是一个完成过程建模和过程管理的软 件系统，但是为了在企业的实际业务中得到有效的应用，它必须和企业已有的或购买的 其它实现业务应用的软件实现集成，通过集成来提高整个企业的应用水平和应用效率。 工作流管理系统是开放的系统，它提供访问其内部各个层次的组件的一致的接口，通 过这种方式可以保证系统在未来能与其它工具以系统开发时不能预见的方式集成。 ( 9 ) 通用性和移动性：未来的计算机环境将允许用户根据需要随时随地访问信息。 随着p d a ，寻呼机等信息终端和笔记本、桌面计算机等通讯设施的普及，越来越多的 工作流信息将通过这些渠道和机制发送，一些工作流系统己开始支持低带宽的移动设备 的访问，同时在工作流离线操作、同步控制和协调上进行了更多的研究。 ( 10 ) 支持离线操作：实际企业业务中有很多工作是离线进行的，支持离线操作的工 作流管理系统可以有效的降低企业数据一致性的维护成本，并且真正贴近企业应用的实 际情况。 ( 1 1 ) 定制的界面：面向任务的界面和面向最终用户的表示方法对支持跨组织的具有 不同能力和经验的参与者具有重要的意义。工作流管理系统把复杂的表示方法隐藏在用 户熟悉的图表和抽象之后，不需要用户学习新的使用方法。 1 3 基于工作流技术的办公系统的研究与实现 2 工作流管理系统参考模型 2 1 工作流管理系统体系结构 工作流管理系统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结构， 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间的 互操作提供公共的基础。 从图2 1 可以看出，工作流管理系统( 删s ) 主要由三类构件组成： 软件构件：完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现； 系统控制数据：工作流管理系统中的一个或多个软件构件使用的数据； ) 应用与应用数据：对于工作流管理系统来说，他们不是工作流管理系统的组成部 分，而是属于外部系统和数据，他们被工作流系统调用来完成整个和部分工作流管理的 功能。 图2 1 工作流管理系统的体系结构模型 f i g 2 1w f m ss t r u c t u r em o d e l 工作流管理系统中主要部件和数据的作用如下： ( 1 ) 过程定义工具：过程定义工具是给用户提供一种对实际业务过程进行分析、建 模的手段，并生成可被计算机处理的业务过程形式化描述( 过程定义) 。它可以是形式 化的过程定义语言或对象关系模型，也可以是简单地规定用户间信息传输的一组路由命 令。 1 4 大连理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 过程定义：过程定义( 数据) 包含了所有使业务过程能被工作流执行服务执行的 必要信息。这些信息包含起始和终止条件、各个组成活动、活动调度规则、备业务的参 与者需要做的工作、相关应用次序和数据的调用信息筹。 o ) i 作流执行服务( w e s ) 和工作流引擎：工作流执行服务也称为( 业务) 执行环 境，包括一个或多个工作流引擎。工作流引擎是工作流管理系统的核心软件组元。它的 功能包括：解释过程定义、创建过程实例并控制其执行、调度各项活动、为用户工作表 添加工作项、通过应用程序接口( a p i ) 调用应用程序、提供监督和管理功能等。工作 流执行服务可以包括多个引擎，不同工作流引擎通过协作共同执行工作流。 ( 4 ) 工作流控制数据：指被