（计算机应用技术专业论文）基于工作流的mis系统的应用研究.pdf

基于工作流的s 系统的应用研究 研究生签字：窖叩平 艚老师婵：勿罗式 摘要 传统电力管理信息系统( m j s ) 的缺陷在于不能随业务流程的改变而自动产生变化，迫 不得己只能重构m i s 系统，给系统维护带来沉重负担。工作流是一项支持企业流程自动化 的技术，其管理系统可将业务流过程管理与应用程序相分离，为业务流程打开方便之门。 随着信息技术的发展和计算机技术的普及，工作流技术受到了越来越多的关注。工作 流理论及其应用正逐渐成为计算机领域的一个新的研究热点。 本文研究了基于工作流管理的电力营销作业系统。系统以工作流管理系统为基础，实 现了将电力营销业务与工作流管理系统相结合，利用工作流管理系统控制电力营销业务流 程，解决了企业业务在当今竞争激励的情况下，时常变动造成的难题。 在分析了工作流技术的产生背景，工作流的定义以及工作流管理联盟发布的工作流的 体系结构、工作流参考模型、工作流执行服务和工作流机的基础上。研究了工作流技术的 研究现状和发展趋势以及工作流系统标准化的现状，分析和对比了各种标准的优劣。根据 实际需要，提出一个基于关系数据库的工作流建模方法，在此基础上建立了工作流模型的 原模型，并演示了使用此模型建立的各种工作流模型的方法。 论述了工作流管理系统如何与电力营销系统中的业务应用相结合的具体业务流程控制 的实现方法和技术。 关键词：工作流模型；工作流管理系统；柔性信息系统；电力营销系统 t h er e s e a r c ho ft h ee l e c t r i cp o w e rm a r k e t i n gs y s t e m b a s e do nw o r k f l o w d i s c i p l i n e ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y s t u d e n ts i g n a t u r ： s u p e r v i s o rs i g n a t u r e ： 形况 a b s t r a c t t h ed i s a d v a n t a g eo ft r a d i t i o n a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( m i s ) f o rp o w e r e n t e r p r i 8 e s l i e si ni t sl a c ko fe n 伽g hf l e x i b i l i t yt oa d a p tt h ec h a n g e o fb u s i n e s sp r o c e s s e s mi ss y s t e mu s u a u y n e e d st ob er e b u i l tw h e nb u s i n e s sp r o c e s s e sh a v ec h a n g e d ，w h i c h r e s u l t si nh e a v ym a i n t e n 卸c e w o r k l o a d t h ew o r k f l o wi sak i n do ft e c h n o l o g yw h i c hs u p p o r t st h eb u s i n e s sp r o c e s s a u t o m a t l o n l t sm a n a g e m e n ts y s t e mc a ns e p a r a t et h eb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t f r o ma p p l i c a t i o np r o 黟锄， w h i c hb r i n g sg r e a t e rc o n v e n i e n c et ot h eb u s i n e s sp r o c e s s w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dp o p u l a r i z a t i o no fc o m p u t e ra p p l i c a t i o n s ， w o r k f l o wh a sd r 踟mm o r c 锄dm o r ea t t e n t i o n s g r a d u a l l yw o r k f l o w t h e o r ya n da p p l i c a t i o n b e c o m e saf o c u s e dr e s e a r c hf i e l dr e c e n t l y 1 n h er e s e a r c hi sa b l o u te l e c t r i cp o w e rm a r k e t i n go p e r a t i o ns y s t e m b a s e do nt h ew o r k f l o w t h e e l e c t r i cp o w e rm a r k e t i n gs y s t e mi sb a s e do na l le m b e d d e dw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma n d i t u s e sw o r k f l o 如t e c h n o l o g yt oc o n t r o lt h eb u s i n e s sp r o c e s s i tc a n e m b r a c er e q u i r e m e n t sc h a n g e s u n d e rt h ep r e s s u r eo fh i g hc o m p e t i t i o n a n a l y s i so ft h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yb a c k g r o u n d ，t h e d e f i n i t i o no fw o r kf l o wa n dw o r k f l o w m a n a g e m e n tu n i o np u b l i s h e dt h ew o r k f l o w o fa r c h i t e c t u r e ，w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l w o r k t l o w s e r v i c e sa n dt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ew o r k f l o w b a s i s t h ec u r r e n ts i t u a t i o nh a v i n gs t u d l e dj o b s t r e a mt e c h n 0 1 0 9 yr e s e a r c ha n dt h ec u r r e n ts i t u a t i o nd e v e l o p i n g t h et r e n da n dt b es t r e 锄s y s t e m n o 瑚a l i z i n gw o r k i n 舀a n a l y t i c a la n dc o n t r a s t e dw i t h v a r i o u ss t a n d a r ds u p e r i o ro ri n f e r i o r 舢j 【 a n dn e e dar c l a t i o nd a t ab a s e - b a s e dj o bs t r e a mm o d e l i n gm e t h o d ，b r i n g f o r w a r da c c o r d i n gt o r e a l i t y t h ep l a i nm o d e lh a v i n gb u i l tt h e s t r e a mm o d e lw o r k i n gh e r eo nt h eb a s i s ，h a sd e m 伽s t r a l e d t h em e t h o du s i n gt h ev a r i o u sj o bs t r e a mm o d e l t h a tt h i sm o d e lb u i l d s d i s c u s s e sh o wt h ew o r kf l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma n de l e c t r i c i t yd i s t r i b u t i o ns y s t e m s i nt h e b u s i n e s sa p p l i c a t i o n so fc o m b i n i n gt h es p e c i f i cb u s i n e s sp r o c e s s e s t oa c h i e v ec o n t r o lo tt h e m e t h o d sa n dt e c h n i q u e s k e yw o r d s ：w o r k f l o wm 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 m ；f l e x i b l es y s t e m ； e l e c t r i cp o w e rm a r k e t i n go p e r a t i o ns y s t e m 学位论文知识产权声明 学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工业大学有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属西安工业大学。本人保证毕业离校后，使用学位论文工作成果或用 学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学。大学有权保留送交的学位论 文的复印件，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位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学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名- 1 杆- 芥w 幼民 日 期：0 8 岁i 眇 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师 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，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人已经申请学位 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作的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示致谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名： 杆苹 勿叭 4 9 1 绪论 1 绪论 1 1 课题背景 随着信息技术的飞速发展，电力系统的管理信息系统( m i s ，m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ) 建设进入了一个新的发展阶段。在电力信息系统中，由于机构、管理 体制的改革需要改变管理业务流程，而传统的m i s 系统把业务流程事先固化在软件 中，致使用户不能根据需要随时改变业务流程，因此很难满足企业发展变化的需要。当 前电力系统各部门内都有一套独立的信息系统，这些系统都是彼此孤立，缺乏相互交流 的手段，传递数据经常需要人工干预这种现象被称为“多岛自动化 问题。工作流是一 种支持企业流程自动化的技术，正像数据库管理系统把数据管理从应用软件中分离出来 一样，工作流管理系统把业务过程管理也从应用软件中抽取出来，用户可以根据需要灵 活地定制业务流程。另外，它还可以解决电力系统中各信息系统间的“多岛自动化”问 题，使各个信息系统连通起来，而不再是一个个的信息孤岛。将工作流技术引入到电力 系统的m i s 中，可以有效解决传统m i s 的缺陷，实现m i s 系统中业务流程的定制功 能。 ( 1 ) 电力企业缺少统一和规范的业务流程。像酒店、银行、图书馆等单位，管理流程 和数据处理流程等相对固定，也比较规范，可以按照既定的业务流程开发m i s 。电力企 业除了极少部门具有比较规范的流程外，其他( 如生技管理、用电管理、计划管理、物 资管理等) 业务流程变化起伏大，而且没有通行的流程标准甚至各个供电公司之间同一 种业务的流程却截然不同。 ( 2 ) 虽然电力企业的产品单一，但其生产和业务流程相当复杂，在m i s 设计阶段不可 能周密到把业务流程全部固定，需要用户在使用过程中不断改进和完善。 ( 3 ) 电力企业业务具有分析阶段和协作完成的特点，如缺陷管理、检修管理、工作票 签发等。 电力企业m i s 的上述特点，决定了m i s 的业务流程不应该是固化在软件中，而是 可以根据需要灵活定制。工作流是实现业务流程自动化的关键技术，将工作流技术应用 于m i s 中，是m i s 的发展趋势。 电力行业作为国民经济的关键部门，当前也面临着机遇与挑战。一方面，全国正在 实施以“厂网分离、“竞价上网”等为核心内容的电力体制改革，在新的改革方案 下，电力将成为真正的商品，国家电力总公司还提出了信息化发展的“十五计划；另 一方面，我国电网建设发展迅速，大规模的农网改造、城网改造工作已经全面展开，电 力网日益复杂，用户对供电质量的要求也越来越高，传统的手工管理方式已经不能够适 应当前的管理需求。为此，电力企业必须建立规范的现代企业制度，提高管理水平，加 强信息反馈，提高决策的科学性和准确性，提高企业的综合过程化，适应市场经济要求 两安1 ：业人学硕十学位论文 和电力生产特点。而实现电力业务的信息化是实现这一切的有效捷径，所谓“电力信息 化”是指信息技术在电力工业中的应用，是电力工业在信息技术的驱动下由传统工业向 高度集约化、高度知识化、高度技术化工业转变的过程。电力工业信息化的核心是电力 工业管理信息系统的建设，主要内容是各级电力企业信息化的实现，包括生产过程自动 化和管理信息化，实施m i s 是企业信息化建设的一个重要措施。 1 2 课题研究意义 随着以微型电脑、激光技术、新型材料、生物工程和新能源开发为中心的新科技革 命的兴起与发展，生产技术、社会需求以及市场竞争等同新月异、瞬息万变，在这种情 况下，信息进入重要资源的行列。丰富而准确的信息，是正确而迅速决策的前提，一个 企业能否在激烈的竞争中得以生存和发展，它的产品和服务能否跟上时代的要求，首先 在于该企业能否及时掌握必要和准确的信息，能否正确地加工和处理信息，能否迅速地 在员工之间传递和分享信息，特别是能否把信息融合到产品和生产服务过程之中，融合 到企业的整个经营与管理工作之中。在这种情况下，传统的企业管理已经不能适应现代 的信息处理要求，也不能满足企业经营管理对信息的要求，企业管理面临着信息化的挑 战，信息管理成为企业竞争致胜的重要法宝。 企业信息化就是在企业经营管理各环节应用现代信息技术，对企业生产、经营和管 理流程进行全方位改造，优化企业资源，加快信息的传递、加工和处理速度，使这些信 息资源得到有效地利用，为企业创造更大财富。企业对信息管理的能力，将集中表现在 不仅需要有强大的信息网络和信息收集能力，更为重要的是要有出色的信息分析、传递 和利用的能力。对信息的管理就成了现代管理的一个突出特点。随着信息技术的推广应 用和信息资源的不断开发利用，管理信息化正在往广度和深度发展，这导致信息管理在 整个管理中地位的提升。信息管理渗透到和体现在各种管理，无论是政府管理还是企业 管理的一切方面和全部过程。可以说，现代企业和组织若无信息管理，也就谈不上任何 管理了。 传统e r p 为制造业企业产供销人财物的管理提供了一整套优化企业资源利用，集物 流、信息流、资金流为一体的现代化管理工具。但是它在过程集成和企业间集成方面存 在不足。 传统e r p 是一个面向功能的事务处理系统。它为业务人员提供了丰富的业务处理功 能。但是每个业务处理都不是孤立的，一定与其它部门、其它人、其它事务有关，这就 构成了一个业务流程。传统e r p 对业务流程缺乏有效的控制和管理。一些业务流程被写 死在程序里，非此及彼，必须按其执行，否则就要修改程序。许多流程是由人工离线完 成的。e r p 产生了许多报表、文件被打印装订成册，按流程规定交给有关领导审批。这 样的工作方式把企业领导放在了系统之外，他们进不进入系统都无所谓，即使进入系统 也只是查询企业生产经营信息，而不是用系统来行使领导职能。其后果之一是，领导置 2 西安j f 业大学硕+ 学位论文 于系统之外，他们不关心系统的运行，使系统的实施效果大打折扣；其二，信息化本应 该向无纸化方向发展，一切信息都己存放在系统之中，完全可以通过在线电脑进行查询 和处理办公业务。但是由于没有业务流程的控制，业务人员必须把需要领导审批的报 表、报告、文件经过打印装订成册，呈送有关领导审批。从而使得现行e r p 系统不是省 纸化、无纸化，而是多纸化、好纸化。这不仅增加了系统的运行成本，而且大大降低了 办公效率，降低了业务流程标准化、规范化的管理和控制。 传统e r p 系统采用固化的业务流程，非常不利于业务流程的改变。大家都知道，我 国企业正在从计划经济向市场经济转变，从区域经济向世界经济转变，由传统制造向敏 捷制造、虚拟制造发展。为了应对激烈的竞争环境，企业要不断地改进自己的管理，实 施流程再造。这一切都意味着企业的业务流程是不断改变的。所以传统e r p 系统必须是 功能可重构、流程可改变、高度柔性的系统。为此，将工作流管理技术引入e r p 系统就 成为必然的结果。 工作流( w o r k f l o w ) 系统打破了传统e r p 系统的束缚，将人和软件中的元素( 任 务、信息等) 结合起来。将人看作系统的一部分。业务的完成不仅仅依赖于软件，还依 赖于人。这样就解决了在原有的m i s 系统数据和业务处理过程中，不允许人的干预，只 是从人员得到输入信息，处理完成后，将结果输出。工作流不是一般意义上的软件流 程，它是由人和软件系统共同组成的流程。正是由于人的主观能动作用，才使得工作流 能够完成一般软件系统难以完成的复杂任务。 工作流系统和理论研究的一个很重要的目标就是：企业业务过程重构( b u s i n e s s p r o c e s sr e e n g i n e e r i n g - - b p r ) 1 1 1 。企业业务过程重构是一个对目标组织的业务过程进行 最根本的重新思考。它的目标是产生一个全新的业务过程，该过程能够带来成本、质量 和服务诸多方面的巨幅改进。b p r 不是对当前过程的改进，而是“颠覆”。它需要采用 一个全新的过程来取代当前的过程。工作流系统是b p r 的重要工具，是b p r 的“使能 器 ，采用工作流系统能够使得b p r 更加容易实现。从这个意义上来说，b p r 不是开发 工作流系统的一个开始的步骤，而是开发工作流系统的目的。 因此，研究工作流系统在电力营销作业系统中的应用，既具有理论研究意义，又具 有非常现实的应用研究意义。 。 1 3 主要研究内容 ( 1 ) 适合电力营销作业系统的工作流模型的研究，采用工作流技术处理电力营销业 务，必须先充分了解和分析电力营销业务的细节。由于电力企业的经营模式在逐渐的 由层次职能转变为流程管理型，企业业务流程也经常发生变动，并且越来越复杂。因 此，必须首先对电力营销业务过程中的任务进行充分的分解，并根据企业的管理模 式，进行规划和重组。 ( 2 ) 根据对电力营销业务的分析，进一步进行抽象。并在前人工作的基础上，研究出 3 - 两安+ r 业人学硕十学位论文 适合电力营销业务的工作流模型。工作流模型所涉及的内容有：符合工作流参考模型的 工作流元模型的定义；基于关系数据库的工作流元模型的实现技术；电力营销作业系统 的工作流管理控制系统。 ( 3 ) 在对业务进行定义的同时，需要开发出一个工作流管理控制系统，来实现对业务 相关的工作流进行识别、解读、管理和控制，并根据系统定义的流程，自动与人进行交 互，整合系统的资源以及人的决策能力。工作流模型管理系统的设计与实现；工作流执 行引擎的设计与实现。 1 4 本文内容安排 本论文共分六章论述。第一章介绍了本论文的研究背景及研究意义，着重阐述了研 究和开发一个实用的工作流管理系统的必要性。接着给出了本论文所作的主要工作内 容。 第二章介绍了工作流系统的起源与发展、工作流相关的概念、工作流管理组织及其 提出的工作流参考模型，最后介绍了当前工作流管理理论的研究现状及发展趋势。 第三章为该文的核心内容。介绍了工作流模型及其规范，在考察分析多种工作流模 型的基础上提出一个轻量级的、与我们开发的电力营销系统前期工作相适应的、基于关 系数据库实现的工作流模型。最后，介绍了该模型的具体实现方案。 第四章基于工作流的m i s 模型的建立方法、。 第五章介绍了高压新装系统的实现以及该子系统和工作流管理系统的交互和协作的 实现。 第六章给出论文的总结和下一步的工作展望。 4 2 t 作流管理理论研究现况 2 工作流管理理论研究现况 2 1 工作流的起源与发展 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域。它是针对同常工作中具有固定程序 的活动而提出的一个概念。目的是通过将一个具体的工作分解成多个任务、角色，通过一 定的规则和过程，约束这些任务的执行和监控，以达到提高企业生产经营管理水平。在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地实现经营目标提供了先进的手段。9 0 年代随着计算机和网络技术的发展，该技术得到了快速的发展，特别是在生产制造业领 域，结合先进的e r p 应用系统得到较好的应用1 2 j 。 进入九十年代，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。现代企业的分散性、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 t s e r v e r 体系结构、分布式处理技术的日益成熟，都说明集 中式处理的时代已经过去，实现大规模的分布式执行环境，使得相互关联的任务能够高效 运转、并接受密切监控已经成为一种趋势。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办公环境，转而成为同企业复杂信息环境、实现业务流程自动执行 的必要工具。 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 作流技术开始进入相对成熟的阶段。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。 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、数据库、电子邮件、移动式计算、 i n t e r n e t 服务等都已被容纳到工作流管理系统之中。工作流产品的市场每年以两位数字的速 度迅猛增长。市场上工作流产品发展迅速。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，9 7 年工作流产品的市场增长率超过3 5 。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 s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g - - - b p r ) 、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 学术界与企业界的重视。许多大学和研究机构也致力于工作流技术的进一步发展，开展了 一系列研究项目，取得了显著的成果。 但是到目前为止，与其它信息技术相比，工作流技术属于较新的一个，还处于技术发 展曲线( t e c h n o l o g yh y p ec u r v e ) 上的初级阶段1 3 j 。如图2 1 所示，如果将工作流和关系数据 库系统( r d b m s ) 做一个对比：当在软件开发团队中谈论r d b m s 时，大部分人会有一个 清晰的概念，在进行交流的时候，人们基本可以理解你所说的意思，可当使用工作流术语 5 两安：i ：业人学硕十学位论文 讨论工作流时，他们会摇头表示不同意，因为每个人对工作流术语都有不同的理解。 2 2 工作流基本概念 t e c h n o l o g yp e a l co fi n f l a t e dt r o u g ho fs l o po f p l a t e a uo f t r i g g e re x p e c t a t i o n d i s i l l u s i o n m e n t e n l i g h t e n m e n t m a t u r i t y 图2 1 工作流技术在技术发展曲线上的位置图 2 2 1 工作流的相关定义 下面一些概念将帮助人们对工作流技术有一个更好的认识。根据工作流管理联盟 w f m c ( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n1 的定义： ( 1 ) 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文档、 信息或任务在不同的执行者之间传递与执行。 ( 2 ) 活动是指工作流中的一个逻辑步骤或环节。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、应用程序或数据以及一些限制条件。 ( 3 ) 自行的自动化。过程定义包括一系列活动和活动间的关系、过程的起始和终止信 息，以及有关个体的信息。工作流实例是指工作流的一次执行过程。 ( 4 ) 工作流引擎是一个为工作流实例的执行提供运行服务环境的软件，它是工作流执行 服务的核心，负责解释过程定义、控制过程实例的执行、控制工作流中各个活动的执行顺 序，并完成与其它工作流引擎的交互。 ( 5 ) 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 ) 是支持企业经营过程高效执 行并监控其执行的国产的计算机软件系统。 工作流经常和业务过嘲( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g - - b p r ) 紧密相连。b p r 所 关心的是对组织机构内部的业务过程进行评价、分析、建模、定义以及操作上的实现。工 作流技术提供了把业务过程逻辑从具体的i t 工具的操作中分离出来的方法，并且还可以在 以后把改变的过程逻辑规则添加进去。 工作流中两个最基本的元素是活动与活动之间的连接关系。活动对应于业务过程中的 任务，主要是反映业务过程中的执行动作或操作；活动之间的连接关系代表了业务过程的 规则和业务流程。一个工作流就是一个用一组连接关系组合起来的一组活动组成的一个反 6 两安j ：业人学硕十学位论文 映企业业务过程的模型。 2 2 2 工作流管理系统 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 ) 通过管理活动的顺序，并把 过程设计和定义合适的人力资源或l t 资源分配给活动，为业务处理过程提供自动化。 w f m c 同样也给出了工作流管理系统的标准定义：工作流管理系统是一个软件系统，它完 成工作流的定义与管理，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【5 1 。 工作流管理系统是支持企业业务过程高效执行并监控其执行过程的计算机软件系统。 通常，工作流管理系统是指运行在一个或多个称为工作流机的软件上的用于定义、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( 用户、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。 它不是企业的业务系统，在很大程度上，工作流管理系统为企业业务系统的运行提供 一个软件支撑环境，非常类似在单个计算机上的操作系统，只不过工作流管理系统支持的 范围比较大、环境比较复杂而已。 2 2 3 工作流管理系统结构 所有的工作流管理系统都应该提供以下三大类功能1 6 j ，如图2 2 所示： 图2 = 2 工作流管理系统三个主要功能之间的关系图 ( 1 ) 建立阶段功能：主要考虑工作流过程和相关活动的定义和建模功能。 ( 2 ) 运行阶段的控制功能：在一定运行环境下，对工作流的运行进行管理，并完成每个 过程中活动的丰作序和调度功能。 ( 3 ) 运行阶段的人机交互功能：实现各种活动执行过程中用户与i t 工具间的交互。 其中，图2 2 描述了工作流管理系统的基本特征，以及这些主要功能之间的关系。构 建阶段的功能主要体现在过程的计算机定义。在这个阶段要通过使用分析、建模和系统定 7 两安- t 业大学硕+ 学位论文 义技术将一个现实世界的业务过程转换成可用计算机处理的形式化定义。这个形式化定义 有时被称为过程模型、过程模板、过程中间数据或过程定义。定义中的信息通常包括一些 分散的活动步骤，相关的计算机操作和人的操作。以及通过不同的活动步骤来进行过程处 理的管理规则，过程定义的表达形式可以是文字形式，图形形式或一种形式化的语言符 号。有些工作流管理系统还允许过程定义的部分和工作流运行环境的动态改变。 2 3 工作流参考模型 接口1 - - - 5 图2 3 工作流参考模型( w f m c ) 图 如图2 3 所示，给出了工作流管理联盟( w f m c ) 提出的工作流参考模型，它从另一个 角度说明了工作流的体系结构、应用接口及特性，主要目的是为了实现工作流技术的标准 化和开放性。接口标准化的目的有三个i _ ，首先，被广泛接受的标准将会提高( 部分) 工 作流管理系统间的数据交换；其次，它使不同制造商的执行服务器以一种简单的方式进行 链接成为可能；最后，标准将会促进完全独立于特定工作流管理系统的应用的开发。许多 接口是通过文件或数据库方式获得的。 一 我们假定接口1 和接口5 通过数据库实现。然而在工作流管理联盟中，则要求每个接 口都通过所谓的应用编程接口( a p i ) 实现。在工作流管理领域中，有时也采用术语w a p i ( 工作流应用编程接口) 。个a p i 是通过服务器提供给客户的一组服务。这些服务类似于 传统编程语言中的过程调用。 为了能对工作流管理联盟所提供的w a p i 有更深刻的认识，下面着重介绍五类接口： 接口1 ：工作流服务和工作流建模工具间的接1 3 。包括工作流模型的解释和读写访 问。使用标准定义接口具有很多好处。首先，它实现了建模环境和运行环境的分离，使用 某种建模工具创建的模型可以运行在不同工作流产品上。其次，它使得多个工作流产品可 8 两安：1 ：业大学硕十学位论文 以协同工作，共同构成一个工作流执行服务，并运行根据同一个过程模型所生成的过程实 例。接口1 的a p i 主要覆盖了以下几个方面的功能：通信建立、工作流模型操作、工作流 模型对象操作。 接口2 ：工作流服务和客户应用之间的接口。这是最主要的接口规范，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2 主要定义了以下几个方面的功能：通 信建立、工作流定义操作、过程实例管理功能、过程状态管理功能、任务项列表任务项处 理功能、数据处理功能、过程监控功能、管理功能和应用程序激活。 接口3 ：工作流引擎和应用间的直接接口。这里的应用程序是不需要人工参与的自动 应用，因而此接口的工作只需包括通信建立、活动管理功能和数据处理功能。 接口4 ：工作流引擎之间的互操作接口。为了实现工作流引擎之间的互操作，需要提 供如下功能的w a p i ：连接的建立、对工作流模型和其中对象的操作、过程实例控制和状 态函数、活动管理函数和数据处理函数。 接口5 ：工作流引擎和工作流管理工具之间的接口。接口5 主要是为了实现对工作流 的管理和监视。包括以下方面：资源控制、角色管理、用户管理、过程实例的管理、状态 管理、审核管理。 2 4 工作流管理系统的体系结构模型 w f m c 提供的一个工作流管理系统的体系结构模型，这个参考模型的体系结构给出了 抽象的工作流管理系统的功能组成部件和接口，它能够满足工作流管理系统和产品应该具 有的主要功能，可为实现工作流产品之间的互操作提供公共的基础。如图2 4 所示，可以 看出，工作流管理系统主要由三部分组成： 由上我们可看出工作流管理体系结构模型实际上是由三部份组成的，分别是软件构 件、系统控制数据、外部产品数据组成的。 而工作流实现模型分别对各个模块加以说明： 。( 1 ) 过程建模工具：它被用来创建计算机可以处理的业务过程描述，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问信息传输的一组路由命令。 ( 2 ) 过程定义：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、各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等。 ( 3 ) 3 - 作流执行服务和工作流引擎：工作流执行服务是工作流管理系统的心脏，也称为 执行环境，该组件用于创建新的案例、基于过程定义生成工作项、匹配资源和工作项、支 持活动的执行以及记录工作流的特定方面。执行服务可以由多个工作流引擎组成。工作流 引擎是工作流系统的核心，它提供了完成案例所需的后勤支持功能。在特定的情况下，几 个工作流引擎彼此协作，每个引擎负责案例和( 或者) 过程的一部分。它的职责包括解释 过程定义、创建过程实例并控制其执行、调度各项活动、为用户任务表添加任务项、通过 9 西安：i j 业大学硕七学位论文 应用程序接口( a p l ) 调用应用程序、提供监督和管理功能等。 流 图2 4 工作流管理体系结构模型图 ( 4 ) 工作流控制数据：指被工作流执行服务和引擎管理的系统数据，例如工作流实例的 状态信息、每一活动的状态信息等。 ( 5 ) 工作流相关数据：指与业务过程流相关的数据。使用这些数据确定工作流实例的状 态转移，例如过程调度决策数据、活动间的传输数据等。工作流相关数据既可以被工作流 引擎使用，也可以被应用程序调用。 ( 6 ) 任务表和任务表处理程序：任务表列出了与业务过程的参与者相关的一系列任务 项，任务表处理程序则对用户和任务表之间的交互进行管理。任务表处理程序完成的功能 有：支持用户在任务表中选取一个任务项重新分配任务项，通报任务项的完成，在任务项 被处理的过程中调用相应的应用程序等。 ( 7 ) 应用程序和应用数据：应用程序可以直接被工作流管理系统调用或通过应用程序代 理被间接调用。通过应用程序调用，工作流管理系统部分或完全自动地完成一个活动，或 者对业务参与者的工作提供支持。与工作流数据和相关数据不同，应用数据对应用程序来 讲是局部数据，对工作流管理系统的其他部件说是不可见的。 2 5 工作流系统发展趋势 工作流技术研究的主要目的有两个：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 l o 两安一f 业大学硕十学位论文 先进的技术提高工作流管理系统的性能和可靠性。因此工作流管理系统的发展趋势也可以 从工作流过程建模和工作流实施环境这两个方面分别考察。 2 5 1 工作流建模的发展趋势 目前工作流建模技术还远没有成熟，还处于百家争鸣的时代。为了能够用计算机来实 现工作流，工作流模型应该具有形式化和可执行的特点。目前大部分研究倾向于使用基于 p e t r i 网及其变种的方法1 8 l 。对于工作流建模来说，通常的p e t r i 网及其变种( 如有色网 c p n ：c o l o r e dp e t r in e t s ，谓词变迁网p r t ：p r e d i c a t e f f r a n s i t i o nn e t s 等) 还有些不足，其中 有一点就是不能支持动态性，而动态性是应用中不可避免的，如组织机构改组，引进新的 应用系统，员工的招聘和解雇等。这种不足是由于网结构、变迁的谓词( 前置条件和后置条 件) 、以及和变迁关联的动作都是在工作流建模的时候确定造成的。 但是，这并不是说p e t r i 网不适合于工作流建模，事实上把p e t r i 网作为工作流建模的 理论工具是得到大多数研究人员认同的，这是因为p e t r i 网具有直观的图形表示、明确的语 义、坚固的理论基础、丰富的分析技术和适合于描述离散并行系统。只要对传统的p e t r i 网 作些改进，还是能很好地描述工作流模型的。 适合于工作流建模的p e t r i 网不能只是对它作简单的扩展，而是要根据工作流建模的特 点和要求，以经典p e t r i 网为基网，引入有色、层次、时间、触发器、资源管理等机制，建 立适合于工作流建模的高级p e t r i 网。 2 5 2 工作流实施环境的发展趋势 当前的工作流系统可以支持典型组织机构中大多数的处理过程，大约有7 0 - - 8 0 。 当然，还存在一些不足：许多工作流管理系统不支持异构、自治和分布环境中应用系统的 集成和互操作，而一个好的工作流系统应该能够提供一种方法集成以前的应用系统，以保 护过去的投资。能够灵活地支持组织机构的改组，并支持当今有关动态企业( d y n a m i c e n t e r p r i s e ) 的技术。另外，在有错误产生时工作流管理系统不能保证工作流执行的正确性和 可靠性。 在过去，把数据库技术用于支持处理过程管理，例如使用触发器和存储过程，但是这 种工作流环境是均匀的( h o m o g e n e o u s ) 。但是，当前越来越迫切需要把工作流管理系统构筑 在分布的、基于对象的支撑结构上，以支持大规模的企业应用，幸运的是目前有许多中间 件和技术标准用于支持分布式对象计算，诸如c o r b a 、d c e 、o p e n d o c 、d c o m 、w e b 和 j a v ar m i 等。 随着互联网的普及，w e b 无处不在、价格低廉并且容易使用，因此也出现了一些基于 w e b 的工作流解决方案。w e b 浏览器提供了统_ 的、使用自然方便的用户界面，并让用户 可以在任何计算平台上参与到工作流中，而不需要添加任何额外的硬件。通过对当前商品 化的基于w e b 技术的工作流管理系统的观察，显示出大多数产品都仅仅是可以部分地使用 w e b ，但是发展的趋势是越来越多地使用面向w e b ，这种趋势可以在目前的一些研究项目 两安t 业人学硕十学位论文 中体现出来，如a c t i o nt e c h ，m e t r o ，w e b f l o ，o z w e b ，d a r t f l o w 。但是由于w e b 及浏览 器本身的限制，只能提供c l i e n t s e r v e r 计算模式，并且所使用的c g i 接口只有有限的编 程能力，在位置透明性、支持事务功能、安全性、性能等方面还有待于进一步改善。 因此，未来的工作流管理系统的实施环境应该具有以下特点：支持异构、自治、分布 的环境，能够集成老系统，支持分布对象计算，支持面向w e b 的应用，从而使整个工作流 管理系统具有开放性和可重构性。另外，工作流研究是一种跨多学科的研究，涉及到 c s c w 、人机交互、数据库、管理学、社会学等学科。任何缺乏多学科合作的研究都会阻 碍工作流管理系统成为一个通用的系统，造成功能上的不足。 1 2 3 ：f 作流模型设计 3 工作流模型设计 3 1 工作流模型概述 模型是用文字、图表、符号、关系式以及实体模样等描述所认识到的客观对象的一种 简化表示形式。一般来讲，模型都包含一个完整的概念集合、一套相应的表示方法以及必 要的规则约束，他们为人们抽象地表达客观对象提供了一个参考性的框架环境。 根据工作流管理联盟定义，工作流是多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文 档、信息或任务的过程自动进行，从而实现某个预期的业务目标。可见w f m s 的功能是将 现实业务过程模型转化成计算机化的形式，并在此基础上完成工作流的运行和管理( 其中 包含过程模型的仿真和优化) 。t 作流模型就是对工作流的抽象表示，也就是对经营过程的 抽象表示【9 1 。工作流模型是整个工作流管理系统的基础，其质量直接影响了整个工作流管 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 ) 的应用范围和对变化的适应能力。作为整 个管理系统的基础，工作流过程模型的实质是可以在计算机上执行并从中分析其性能优劣 的过程模型。 工作流过程模型包括一些离散的活动模型、相关的资源、信息和角色描述以及反映上 述元素关系的管理规则。对活动及其路由( r o u t i n g ) 的描述是工作流过程模型的主要内 容，因为过程最终都可分解为原子活动、路由等节点。模型能否方便全面描述过程，并便 于过程的分析优化，依赖于节点的类型和语义。节点语义的丰富性，将直接影响模型的表 达能力。 从面向对象观点看，过程实例是工作流过程模型类的一个具体对象。工作流在过程实 例的执行过程中，工作流引擎将生成有关的活动实例并根据工作流过程模型中的控制规则 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。 工作流过程模型应能适应用户在建模和分析过程中所提出的各种要求。对工作流过程 模型通常有以下几点要求1 1 0 j ： ( 1 ) 形式化语义：工作流过程模型是对工作流的抽象表示，理想的工作流过程模型能够 提供各种情况下的工作流规则。现实中工作流多是非结构化的，且业务规则具有多样化的 特点，这就要求工作流过程模型的建模元素能够具有全面的描述能力，其语义应当能够覆 盖控制流和数据流。并能容易翻译为工作流机可以高效运行的语言代码。 ( 2 ) 图形化特征；从用户的角度讲，工作流过程模型应能较直观地表达工作流，尤其是 业务逻辑。 ( 3 )