（计算机应用技术专业论文）基于流程引擎的企业项目资源管理系统设计.pdf

摘要 摘要 工作流技术是近年来在计算机应用领域中发展最为迅速的新技术之一，是一 种在办公自动化应用和企业经营活动中得到充分利用的先进的流程控制技术。工 作流技术的主要特点是：过程的自动化处理，这些过程由人工和机器共同完成。 应用工作流技术的目标是通过将工作分解成定义好的任务、角色，合理地调用和 分配有关的信息及资源来协调业务过程中的各个活动，按照定的规则和过程来 执行这些任务，并对它们的执行过程进行跟踪、监控，实现系统的流程控制，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 的。在办公自动化系统中应用工作流技术，可以有效应对当组织机构或业务流程 改变时产生的需求变更，增强办公自动化系统的适应性。 为优化中电集团3 0 研究所的日常业务流程、提高其经营管理效率，本论文设 计开发了一个以工作流技术为核心的、面向研究所业务管理需求的、基于j 2 e e 平 台的信息管理系统企业项目资源管理系统。 论文首先分析了源于办公自动化的工作流技术的基本理论和应用技术，提出 了将工作流技术应用于研究所的项目信息化管理的思路，然后剖析了当前流行的 企业应用结构，确定了本系统的具体构架。在此基础上，通过深八实际调研，分 析研究所的各种业务活动，从中抽象出不同类型的业务流程，归为不同的系统功 能模块：市场营销模块、论证规划模块、项目管理模块、售后服务和财务管理模 块。 本文以项目管理模块中项目研发流程为例，建立了对应的工作流模型，并给 出了描述这种模型的形式化文本描述。在此基础上，作者设计了一个基于关系数 据库的内嵌式工作流引擎，它是为业务应用提供流程解释、控制和导航服务的 组控制逻辑，并基于角色权限来控制用户对这些服务的使用。利用该引擎，实现 了流程在工作流中的运行机制，包括流程实例的创建、激活、挂起、恢复等并 实现了在流程运行中对子流程的更改。 本系统的客户端访问采用浏览器形式，易于使用和推广，符合本研究所高效 管理业务信息的需求。 关键词：项目管理，工作流，工作流模型，工作流引擎 a b s t r a c t a b s t r a c t w o r k f l o wt e c h n o l o g y ，w h i c hh a sd e v e l o p e dq u i c k l ya so n eo fn e wt e c h n o l o g yo n c o m p u t e ra p p l i c a t i o nr e c e n t l y , i s ak i n do fa d v a n c e df l o wc o n t r o l l i n gt e c h n i q u e e x p l o i t e db yo f f i c e a u t o m a t i o na p p l i c a t i o n sa n de n t e r p r i s eb u s i n e s s e s i t sp r i m a r y c h a r a c t e r i s t i ci st h ea u t o m a t i o no fp r o c e s s e si n v o l v i n gc o m b i n a t i o n so fh u m a na n di t a p p l i c a t i o n s t h et a r g e to ft h i st e c h n o l o g yi s t oi n c r e a s ee f f i c i e n c y , r e d u c eo p e r a t i n g c o s t s ，a n di m p r o v ee n t e r p r i s em a n a g e m e n tl e v e la n dc o m p e t e n c et h r o u g hr e a l i z i n g s y s t e mf l o wc o n t r o l l i n g t h i st a r g e ti sa c h i e v e db yd i v i d i n gw o r kt od e f i n e dm i s s i o n a n dr o l e ，a s s i g n i n gr e l a t e di n f o r m a t i o na n dr e s o u r c ei no r d e rt oh a r m o n i z ea c t i v i t i e s i n b u s i n e s sp r o c e s s ，a n dp e r f o r m i n gt h em i s s i o na c c o r d i n gt os o m er u l e sa n dp r o c e d u r e u n d e rw a t c h i n gc o n t r 0 1 a p p l y i n gt h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yi nt h eo f f i c ea u t o m a t i o n s y s t e m ，t h er e q u i r e m e n tc h a n g i n g i s e f f e c t i v e l yh a n d l e dw h e nt h eo r g a n i z a t i o n o r b u s i n e s sp r o c e s si sc h a n g e d ，a n dt h ea d a p t a b i l i t yo ft h eo f f i c ea u t o m a t i o nc a nb e e n h a n c e d i no r d e rt oo p t i m i z et h ep r o c e s so fd a i l yb u s i n e s s e si nt h e3 0 t hi n s t i t u t eo fc e t c a n di m p r o v ei t sm a n a g e m e n t ，a ni n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mn a m e de n t e r p r i s e p r o j e c tr e s o u r c em a n a g e m e n ts y s t e mi sd e s i g n e db a s e do nj 2 e ep l a t f o r m ，w h i c hi s c e n t e r e do nt h ew o r k _ f l o wt e c h n o l o g ya n do r i e n t e dt ot h er e q u i r e m e n t so ft h er e s e a r c h i n s t i t u t eb u s i n e s s e sm a n a g e m e n t f i r s t l y , t h i s t h e s i sa n a l y z e st h eb a s i ct h e o r ya n da p p l i c a t i o nt e c h n o l o g yo f w o r k f l o wt e c h n o l o g yi no f f i c ea u t o m a t i o na n ds u g g e s t st h a tw o r k f l o wt e c h n o l o g yc a n b eu s e di nt h ep r o j e c ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to ft h er e s e a r c hi n s t i t u t e a n dt h e n ，i t a n a t o m i z e saf e wk i n d so fe n t e r p r i s ea p p l i c a t i o na r c h i t e c t u r ea n dd e s i g n st h es p e c i f i c a r c h i t e c t u r eo ft h i ss y s t e m b a s e do nt h ed e e ps u r v e yo fa c t u a lw o r ka n da t t e n t i v e a n a l y s i so f a l lk i n d so fb u s i n e s sa c t i v i t i e s ，s e v e i l a lt y p i c a lk i n d so fb u s i n e s sp r o c e s sa r e a b s t r a c t e d ，w h i c hc a nb ep l a c e di nd i f f e r e n tf u n c t i o nm o d u l e so ft h es y s t e m t h e s e m o d u l e sa r et h em a r k e tm o d u l e ，t h ed e m o n s t r a t i o nm o d u l e ，t h ep r o j e c tm o d u l e ，t h e s e r v i c em o d u l ea n dt 1 1 ef i n a n c em o d u l e t h i st h e s i st a k e st h ep r o c e s so fp r o j e c td e v e l o p i n gi nt h ep r o j e c tm o d u l ea sa l l 一 垒! ! ! 翌曼 e x a m p l e ，e s t a b l i s h e st h ec o r r e s p o n d i n gw o r k f l o wm o d e la n dp r o v i d e sam e t h o dt o t r a n s l a t ei tt of o r m a ld e s c r i p t i o n s o nt h eb a s i so fi t a ne m b e d d e dw o r k f l o we n g i n e r e a l i z e db yr e l a t i o n a ld a t a b a s ei sd e s i g n e d t h i se m b e d d e dw o r k f l o we n g i n ei sas e to f l o g i cw h i c hp r o v i d eas e r i e so f s e r v i c e si n c l u d i n gt h ee x p l a n a t i o na n dc o n t r o lo f p r o c e s s t ot h ea p p l i c a t i o n s d i s p a t c h i n go ft h e s es e r v i c e si sr e s t r i c t e da c c o r d i n gt ot h e p r i v i l e g e o fu s e lt h eo p e r a t i o nm e c h a n i s mo ft h ep r o c e s si nw o r k f l o wi sr e a l i z e db yt h e e n g i n e ， i n c l u d i n ge s t a b l i s h m e n t ，a c t i v a t i o n ，h a n g i n gu p ，r e s u m i n go ft h ep r o c e s sa n da c t i v i t y i n s t a n c e ，a sw e l la st h ec h a n g i n go fc h i l dp r o c e s sd u r i n gt h er u n n i n go fi t sm a i np r o c e s s t h ec l i e n to f t h i ss y s t e mi sa c c e s s e db yw e b b r o w s e r , w h i c hi n c r e a s e si t su s a b i l i t y a n df l e x i b i l i t gt h i ss y s t e mi sa b l et om e e tt h er e q u i r e m e n t sf o rm a n a g i n gb u s i n e s s i n f o r m a t i o ne f f i c i e n t l yo f t h er e s e a r o hj n s t i t u t e k e y w o r d s ：p r o j e c tm a n a g e m e n t ，w o r k f l o w , w o r k f l o wm o d e l ，w o r k f l o we n g i n e 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：塑玉日期：2 0 0 b 年- f 月f 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) 签名：边墨导师签名：应丝 日期：如0 6 年亨月1 1 日 第一章：引言 1 1 论文选题背景 第一章引言 随着现代企业规模不断扩大，管理的难度也随之上升，企业信息规模快速膨 胀，传统的人工管理模式已经难以应付现代化办公的需要。如何科学地改善企业 工作管理模式、提高信息处理和办公效率，成为了近年来人们关注的热点。信息 技术和现代企业管理理论的发展，为有效地克服这些困难提供了理论和技术手段。 计算机技术和网络技术的深入发展导致了信息技术在企业的应用越来越广泛和深 入，基于w e b 的办公信息系统己成为很多单位的迫切要求。工作流技术是信息技 术中一项快速发展的技术，并在各个行业得到了广泛应用。其主要特征是业务流 程的自动化，这些流程有人工的，也有自动的，其主要特点是，这些流程的处理 都是在计算机应用程序和工具协助下进行的，也就是由计算机系统来帮助人们完 成日常事务的处理。 中国电子科技集团第三十研究所为了适应网络经济和信息化的发展，提高工 作效率和管理水平，解决本所市场、科研和管理工作中信息的收集、交流和共享 的及时性，消除关键业务流程执行中的延迟，压缩发现问题、上传下达、决策制 定、反应动作等各环节时延，根据所发 2 0 0 4 2 6 号关于下发 的通知要求，由信息中心牵头，所内主要业务部门积极配合，要 开发一套实用的信息管理系统：企业项目资源管理系统。考虑到本所内部员工的 信息交流需求，以及项目研发活动需要多人协作的特点，该系统非常适合采用工 作流技术进行开发。 为此，选择了将“基于流程引擎的企业项目资源管理系统设计”作为毕业设 计课题，希望通过本项目的研究，促进信息技术在企业中更广泛和深入的应用。 1 2 工作流应用现状 二十世纪九十年代以来，以网络技术为代表的计算机应用技术不断完善，计算 机辅助技术在工程实践领域的应用日益广泛，协同办公环境下的信息资源越来越 呈现出分布式和松耦合的特点，日益成熟的工作流技术成为复杂工作环境的首选 电子科技大学硕士学位论文 方案，它为提高跨部门、跨企业、跨领域之间的协同管理提供了峰实的技术支撑。 作为工作流技术的早期领先者，美国的开发商与供应商在八十年代就推出了 许多工作流性质的软件应用系统，欧洲的一些工业发达国家也在九十年代开始对 工作流技术进行研究和开发。1 9 9 3 年工作流技术的标准化组织工作流管理联盟 ( w f m c ) 的成立，标志着工作流技术已经成为计算机应用与研究领域中的个重要 分支。最近十年来，该项技术在世界范围内得到了广泛重视，相关部门的投入大 幅提高，包括微软、i b m 等国际知名企业的研究机构均加入了这一研究领域。 m 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i b m 的商业集成 软件m 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 更少的时蒯、以更快的速度集成非常复杂的应用与资源，实现降低成本、减少错 误、提高生产力，从而达到可以根据市场需求灵活地改变经营过程的目标。 m q s e r i e sw o r k f l o w 以i b m 公司的详细服务产品m q s e r i e s 为基础，可以将分布在 异构平台环境下的不同活动、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良好的保障。 我国开展对工作流技术的研究基本上始于上世纪九十年代后期，1 9 9 9 年5 月的第 1 7 期计算机世界推出的一个工作流技术专栏，可以看作是国内计算机应用领域对工 作流技术进行全面理解的开始。目前，国内工作流领域方面的研究与应用，已经引起越 来越多的科研院所的重视，以清华大学自动化系与上海交通大学计算机系为代表的相关 课题组结合制造领域的应用情况开展了深入的应用研究。国内一些公司的产品虽然声称 具有工作流管理的功能，但大都是采用工作流思想对不同应用领域进行集成，拥有自主 知识产权的具体的工作流产品还未见形成。由清华大学自动化系范3 i , j n 教授负责研制开 发的c l m f l o w 是目前我国工作流技术应用的一个较好的软件原型。 1 3 本文的主要工作 本论文通过对研究所项目资源管理方法和管理过程的分析与研究，利用工作 流技术对项目管理的信息流和控制流进行抽象和再造，建立适合中电集团3 0 研究 所实际需求的项目管理工作流模型，构建研究所项目管理信息化系统框架，为实 现研究所的项目资源信息化管理奠定坚实的基础。 本论文完成的主要工作是： 工作流技术的理论研究； 工作流技术的应用研究； 第一章：引言 研究所信息管理系统的系统框架和功能模块的设计： 研究所项目管理流程分析与再造； 研究所项目管理过程模型的建立； 基于关系数据库的内嵌式工作流引擎的设计与实现。 1 4 本文的组织结构 本文共分为七章，具体内容组织如下： 第一章引言 阐述了本项目的选题背景，介绍了本文的主要工作，说明了论文的结构组织。 第二章工作流技术研究 介绍了关于工作流理论的基本概念，探讨了工作流技术目前的研究范畴，介 绍了工作流管理系统的标准模型，并指明了工作流技术在办公自动化中的应用方 法。 第三章系统架构研究与设计 分析了几种企业应用结构的特点，在此基础上提出了本系统的总体架构和层 级关系，并分析了系统与数据库连接的方法。 第四章信息管理系统分析与设计 按照业务类型的不同，把系统划分为五个功能模块，并对每个模块涉及的业 务流程做了详细的介绍。 第五章项目管理系统工作流建模 分析了构成本系统流程模型的基本要素，以项目研发业务流程为例，建立了 具体的工作流模型，并给出了形式化的文本描述。 第六章工作流引擎的设计与实现 设计和实现了一个基于关系数据库的内嵌式工作流引擎，着重论述了其重要 关系结构和角色权限的设计，并给出了核心算法。 第七章总结与展望 总结了本文所作的工作，指出了今后的努力方向。 电子科技大学硕七学位论文 第二章工作流技术研究 随着计算机网络技术的迅速发展，i n t e r n e t 应用的日益普及，现代企业信息 系统的分布性、异构性和自治性特征越来越显著，用户对日常业务活动详细信息 的需求也同益提高，再加上c o r b a 、c o m + 、j a v a 的广泛应用，都表明大规模的异 构分布式信息处理与应用执行环境将取代集中式信息处理，在分布式环境下高效 运转相互关联的任务并且对执行的任务进行密切监控己成为一种发展趋势 1 。在 这种技术背景下，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、更广的领域对工 作流展开了研究 2 。 2 1 工作流技术相关理论研究 2 _ 1 1 工作流的起源 工作流( w o r k f l o w ) 起源于生产和办公自动化领域。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。目前是通过将工作分解成良好的任务、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。实际上，自从进入工 业化时代以来，有关过程的组织管理和流程的优化工作就直在进行，这是企业 管理的主要研究内容之一，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夼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 年代中期发展起来的工作流技 术为企业更好的实现这些经营目标提供了先进的手段。工作流技术一出现马上就 得到广泛的重视和研究。至今工作流管理技术已成功地应用到图书馆、医院、保 险公司、银行、工业等领域。 3 8 0 年代中期，f i l e n e t 和v ie 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。它们把图象扫描、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，形成了一种全面支持某些 第二章；工作流技术研究 业务流程的集成化的软件( 包) ，这就是早期的工作流系统。 进入2 0 世纪9 0 年代，在网络技术的迅速发展、i n t e r n e t 应用日益普及的 情况下，现代企业信息系统的分布性、异构性和自治性特征越来越显著，相应的 企业信息资源也分布在异构的计算机环境中，信息源之间的连接表现出松散耦合 的特点，这样的信息系统环境简称h a d 环境( 异构、自治、分布) 。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，对日常活动详细信息的需求 日益提高，b r o w s e r s e r v e r 体系结构和分布式处理技术的广泛应用，都说明了这 样一个事实：集中式信息处理的时代即将过去，取而代之的将是大规模的异构分 布式信息处理与执行环境。在这种大规模的分布式环境下高效运转相互关联的任 务，并且对执行的任务进行密切监控己成为一种发展趋势。在这种技术背景下， 工作流管理系统也由最初的创建无纸办公环境，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、更广的领域对工作流展开了研究。 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、数掘库、电子邮件、 移动式计算、i n t e r n e t 服务等都己被容纳到工作流管理系统中。工作流产品的市 场每年以两位数的速度迅猛增长，而且随着计算机技术的发展，工作流产品的供 应商又及时地将新的技术融入工作流中，提高产品性能，使得工作流技术得到不 断完善。作为支持企业经营过程重组( b u m h e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b r p ) 、 经营过程自动化( b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n ，b p a ) 的一种手段，工作流技 术的研究应用日益受到学术界和企业界的重视。 2 1 2 工作流的基本概念 1 9 9 3 年工作流管理联盟( 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 o r k f l o w a p i ， w a p i ) 等方面制定了一系列标准。不同的研究者和工作流产品供应商从不同的角 度给出了工作流的定义。以下是几个具有代表性的定义。 工作流管理联盟给出的工作流定义是：工作流是一类能够完全或部分自动执 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 之间进行传递与执行。 5 电子科技夫! 学硕士学位论文 g i g a 公司给出的工作流定义是：工作流是支持任务的信息流、测量和控制任 务的跟踪与报告机制。业务过程的可操作性包含任务的序列和谁来执行它 6 。 i b ma l m a d e n 研究中心给出的工作流定义是：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用的各种参数。这些参数包括对过程 中每一个步骤的定义、步骤间的执行顺序、条件以及数据流的建立、每一步骤由 谁负责以及每个活动所需要的应用程序。 7 上述定义，包括其他的一些工作流定义基本上都是用非形式化语言对工作流 进行描述，虽然表述方式略有不同，但是大都晚明这样一个问题：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。 本文采用文献 3 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，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。这个定义强调工作流模型是可被工作流 管理系统执行的，这主要是为了区分工作流模型和一般意义上的过程模型。通常 描述一组活动及其相互之间连接关系的模型可以通称为过程模型，但并不要求这 些过程模型用计算机来进行执行。而工作流模型，从建立的目的来讲，就是为了 实现业务过程自动化，要由计算机来执行的。这就要求工作流模型不仅能够描述 活动及其相互之间的连接关系，而且需要定义许多其他的信息，如组织、资源、 数掘等，这样才能够由计算机进行解释和执行。另外一方面，由于工作流模型需 要由计算机来执行，这就对工作流模型的准确性提出了更高的要求，工作流模型 的定义也更加严格、准确。 2 1 3 工作流技术的研究范畴 工作流技术作为工程实践领域中一种过程建模和过程管理的核心披术，一方 面可以通过它对企业业务活动进行建模 步的业务过程优化和仿真分析提供模板 非常重要的知识库和规则库 3 。 从而规范企业的业务流程运作，为进一 另一方面，可以通过它构建企业运作的 目前，工作流技术在我国的研究与应用，尤其是在报关审查、专利申批、商 标申请等办公自动化领域已有很多成功的应用 8 9 ，但在工程实践领域中的研 究和应用尚属于起步阶段 3 。工作流研究主要采用p e t r i 网、有向图或基于规 则描述等工具进行 1 0 。对工作流建模和系统运作的系统评价，则可以利用概率 或模糊数学的知识 1 1 。由于工作流过程定义所涉及的过程因素种类繁多，所以 第二章：工作流技术研究 工作流技术的研究，还必须借助或融合其他领域的管理手段，从聚合分类的角度 对工作流进行规范管理，并从复杂工作流系统分解和简化的角度提高工作流建模 的指导效果。工作流技术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，以促进业务目标的高效实现，在计算机网络 使用得越来越广泛的今天，工作流技术正在吸引来自研究机构及产业界越来越多 的关注。研究涉及的学科越来越广泛，如c i m s ( 计算机集成制造) 、人机交互、数 据库、管理学和社会学等学科。 工作流技术目前的研究范畴可总结如下。 1 、工作流定义的研究 十几年来，已经有众多的工作流定义，分别反映了业务过程如下几方面的问 题：业务过程是什么( 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，也就是控制流和信息流的定义) 、由谁 来做( 人或者计算机应用程序，也就是组织角色的定义) 、做得怎么样( 通过工作流 管理系统进行监控) 。同时，这些定义也说明了工作流与一般的工作流程之间的区 别。前者需要借助计算机软件来完成，并完全在软件系统的控制之下：而后者则没 有这种约定，它当中的某些步骤可能也需要用到计算机，但这只不过是局部的计 算机应用，整个过程并不在计算机控制之下，如通常所说的项目管理中的甘特图 就是一般的工作流程。传统项目管理模式下用的就是一般的工作流程，而现代项 目管理的管理模式需要的是工作流系统。同样，这些定义中也可以看出工作流系 统与诸如i b m 的l o t u sn o t e s 之类的群件系统之间的区别。群件系统强调的是 群组工作情况下，不同成员之间的通信、协作与协调问题，而工作流系统是完成 组织业务流程的自动化执行和监控，将通过建模得到的组织业务过程模型进行实 例化并投入运行，对运行的过程模型中的活动执行情况进行调度、管理和控制。 2 、工作流模型的研究 由于工作流需要在计算机环境下运行，因此建立相应的工作流模型就是必不 可少的。工作流模型是对工作流的抽象表示，也是对业务过程的抽象表示。工作 流建模是工作流技术中很重要的组成部分。通过一系列的过程定义，利用操作、 事件、转移条件等过程因素，构造工作流模型，从而实现对现实流程关系的抽象 1 2 。工作流模型应该完整地提出支持工作流定义的概念，为建模用户提供工作 流定义所需要的组件或元素。在这一工作流建模过程中，只有保证工作流模型和 系统目标同构，才能完全发挥工作流模型对过程开展的指导作用。所以，我们认 为，过程活动的目标是过程定义的前提条件，这可从活动内涵的角度加以理解。 电子科技火学硕十学位论文 围绕这个前提条件，对过程的开展进行条件配置，主要包括活动约束指标，如时 间以及资源需求条件，加上人力资源的组织、物质资源的消耗等，都认为是活动 外延方面的定义。而活动开展则是活动主体利用或耗费外延配置，在外延约束条 件下实现特定活动目标的过程。从纯技术角度来看，活动目标体现为活动应该完 成的技术指标集合。理想的工作流模型能够清楚地定义任意情况下工作流，能够 适应用户在建模过程中所提出的各种要求。 然而，到目前为止，人们虽然提出了不少有意义的、有见解的各种各样的工 作流模型，但从模型的能力上看，距这一理想情况尚有一定的距离。下面是些 有代表性的模型： 1 ) 基于过程定义的模型：如一般有向图，条件化有向图，p e t r i 网 1 5 1 6 17 ，有色p e t r i 网 1 8 ，信息控制网( i n f o r m a t i o nc o n t r o l n e t ，i c n ) 和时态约束网 1 9 ，模糊着色p e t r i 网 2 0 。一般有向图模型 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活 动或者活动状态，而图中的边则表示节点间的时序依赖关系。不少工作流 产品正是采用了这种模型。但其缺点是比较简单，不能处理复杂的过程逻 辑，缺乏柔性。p e t r 网的库所表示活动，变迁表示活动问的转移。模糊 着色p e t r i 网解决工作流过程定义中模糊信息的描述和处理问题。 2 ) 基于语言动作理论的模型：w i n o g r a d f l o r e s 在此基础上提出了基于对 话的工作流模型 2 1 ，这种工作流模型是从客户方与服务方这两个角色之 间的语言行为交互上对工作流过程进行定义的。他们认为，人的语言不仅 能够用来描述事物、交流信息，而且还能够进行行为的计划与协调，即通 过语言能够承诺自己未来的行为，通过语言也可以协调自己与他人的合 作。基于语言行为理论的工作流模型是由一系列闭台的工作流环相互连接 而成的，每个工作流环都被4 个语言行为分为4 个阶段，包括需求阶段、 协商阶段、执行阶段和满意阶段。a c t i o nt e c h n o l o g i e s 的工作流产品 a c t i o n f l o w 就采用了这种工作流模型。 3 ) 基于约束条件的形式语言文法表示模型 2 2 2 3 ：工作流管理联盟( w f m c ) 的w p d l ( w o r k f l o wp r o c e s sd e n n i t j o nl a n g u a g e ) 2 0 ，i b mf l o w m a r k 的 f d l ( f l o w m a r kd e f i n i t i o nl a n g u a g e ) ，m e t e o r l z 项目定义的 w i l ( w o r k f l o wi n t e r m e d i a t el a n g u a g e ) 等。这些工作流定义语言请5 有着 自己特定的语法规范，包括标识符、关键字、文法规则等，有的还，干发了 相应的编译器，用于生成工作流运行的可执行代码。 第二章：工作流技术研究 3 、工作流的实现技术的研究 虽然w f m c 参考模型给出了工作流管理系统的各个功能部分，制定了一定的 标准，但没有给出任何实现的细节。在构造一个实际的工作流管理系统时有许多 具体的技术细节需要仔细地加以考虑，以便满足工作流管理系统向大规模工作流 管理方向发展所需的高度的灵活性、可用性、可伸缩性、可靠性以及互操作性等 方面的要求。围绕这些要求，目前关于工作流管理系统的实现技术主要集中在以 下几个方面： 1 ) 面向对象的工作流系统：这方面包含两部分，一是实现用面向对象方法， 一是面向对象的过程模型。面向对象的实现方法，即将w f m 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；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。这方面的研究关键在于要提高所得过程模型的可重 用性，弗且可以考虑通过继承与多态的特点束提高所得过程模型的灵活 性。 2 ) 基于w e b 的工作流系统 2 4 ：对用户来说有通用的、友好的界面；对系 统实施的组织来说价格低廉、付出的代价低。但超文本链接标示语言 h t m l 最突出的缺点是其交互能力的不足。另外w f m s 在一些高级的工作 流功能方面，如图形化的过程建模工具，对复杂数据类型的处理等有着 明显的不足，而且以w e b 服务器作为工作流执行服务与外围应用之间交 互的中介也将极大的降低整个系统的效率。但随着j a v a 技术的成熟正 好弥补这些不足。 3 ) 智能化的工作流系统：主要是指用户静态的建模一般不可能考虑到所有 的情况，所建的模型不可能很完善，可以通过事例学习的方法完成业务 过程的自动建模、另外还引入了a g e n t 、m u t i a g e n t 等技术。 4 ) 分布式的工作流系统 2 5 ：分布式的体系结构，突破单工作流引擎的各 种局限，通过多个工作流引擎来协作工作，通过c o r b a 和j a v ar m i 等 来实现：分布式的数据库管理。 5 ) 对移动用户的支持：市场环境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，而工作流系统则为 之提供了一种理想的软件环境。但早期的工作流系统一般都是基于局域 电子科技大学硕士学位论文 网( l a n ) 环境而构造起来的，它一般要求用户直保持同工作流系统的连 接。移动计算环境下的网络连接将是随环境变化较大的慢速不可靠连接， 而且由于一直保持此种连接将是极不经济的，移动计算环境下的用户的 工作方式将主要是先连接到服务器，将待处理的数据下载到本地，并断 开同服务器的连接，经过段时间对数据的处理之后重新建立连接并将 处理结果保存到服务器上，为了支持此种功能，需要在工作流系统客户 程序与工作流引擎之间定义相应的协议。对改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一个过程中哪些活动是可 以按“断连”方式进行处理。 4 、工作流仿真和分析方法的研究 工作流仿真和分析方法主要是从两个方面来进行分析：一是定性分析，如对系 统活动执行的分析、死锁的分析等 2 6 ：二是数值分析，如对系统约束资源利用率、 成本、时间性能等的分析。 5 、工作流的集成与互操作技术的研究 随着大量各具特色的工作流系统产品涌入市场，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强 要求能够将这些异质的工作流系统互连起来( 即在两个或多个工作流系统之问传 递工作项和执行控制) 以协同完成复杂的业务过程。分布式结构的工作流系统本身 就有一个如何将各工作流引擎( 同质的) 互连起来的问题。w f m c 在这方面也作了大 量的工作 2 7 。 工作流系统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，即一个工作流引擎的过程实例与另外一个工作流引擎的过程实例的执行关系。 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) 。 这些模型分别适用于不同的业务过程执行情况。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。最后在选定的互操作模型和级别下，可定义一 组操作集来实现。 6 、工作流的事务特性的研究 事务是数据库领域的概念，用以解决数掘的并发访问和出错恢复问题。在这 里主要是过程补偿，即当活动执行失败时如何将影响撤销掉，即撤销某些活动和 重新启动另外一些活动。 第二章：作流技术研究 2 1 4 现有工作流产品的不足 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，工作流技术由最 初的萌芽逐渐发展起来，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水平。在工作流管理系统的开发的最初阶段缺乏统一的普 遍遵循的标准以及限于当时软件支撑技术的水平，导致不同公司的工作流管理系统在功 能上以及所采用的支撑技术、开发技术和接口都呈现出非常大的不同。这是目前工作流 管理系统存在问题的主要原因之一。目前在经营过程中采用工作流管理系统的企业仍只 是- - 4 , 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。 从用户应用的角度来分析产生这种状况原因，主要有以下几点： 3 i ) 对底层通信基础的依赖性：工作流管理系统必须要建立在适当的底层通信 基础之上，以便实现执行工作流所需要的分布计算环境。比如，c o r b a 、 d c o m c o m + 、j a v a 都是可以选择的，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 ) 标准化程度差：不同的厂商所提供的工作流产品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。在缺乏标准的情况下，用户一旦选定一 种产品之后，就很难再过渡到其他同类产品上了；而且不同的系统之间缺乏互 操作的接口，使得用户有很多后顾之忧。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数据库这样的统一标准，仍然有很长的路 要走。 3 ) 实现的复杂性：企业应用工作流管理系统不仅需要完成过程定义，还需要做许 多其他的工作，是一个复杂的实施过程。这个复杂过程需要完成的任务包括： 对外部的应用系统进行包装以便工作流机能够在必要的时候激活它，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，还包括制定相应 的管理规程和用户操作规范等。 4 ) 系统的安全性：目前的工作流管理系统对系统运行中出现的并发访问和异常错 误缺乏正确和可靠的支持。 5 ) 性能问题：目前工作流产品无法满足企业对每天处理上万个。甚至每小时处理 几千个业务的需求。 电子科技大学硕士学位论文 总之，工作流技术尚不成熟，目前没有一种工作流产品或原形系统能够在过程执行 的可靠性达到与关系数据库管理系统同水平的功能。 2 2 工作流管理系统研究 2 2 1 工作流管理系统概念 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。随着计算机网络，特别是 i n t e r n e t i n t r a n e t 的迅猛发展和应用，计算机支持的分布式、协同工作的工作流系统 在企业中的地位显得越来越重要，也有着广阔的前景。 3 工作流管理系统是定义、创建、执行工作流的系统。开发这类软件系统就是要协调 分布式、协同处理的各个节点上的活动，按照预定义的控制流程进行执行，以达到对它 们的自动执行和有效的管理。开发这类软件有很大的重复性，工作流管理系统就是将这 类软件的公共的流程控制部分( 工作流运行服务、引擎) 、管理部分和其