（计算机应用技术专业论文）通用工作流引擎的研究与设计.pdf

摘要 摘要 工作流技术是当前计算机应用领域的一个研究热点，利用工作流技术对企业 进行业务过程的建模和分析不仅可以规范化企业的业务流程，发现业务流程中不 合理和低效的环节，进而对企业的业务过程进行优化重组，达到全面提高企业运 作效率的目的，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信息化管理的模型。因此，深入研究和大力 发展工作流技术对于促进企业管理规范化、信息化，从而对提高经济效益有重要 的现实意义。 作为工作流管理系统中最重要和核心的部分工作流引擎，它根据建模工 具创建的过程模型来推进过程的执行，并且按照用户角色提供任务分配，自动调 用第三方的应用程序执行任务和引擎之间的交互等，这就是工作流引擎所要完成 的任务。 本文对工作流技术的现状进行了分析，探讨了工作流的基本理论和相关的技 术，包括工作流的体系结构，工作流参考模型，工作流建模等。通过分析工作流 引擎的应用前景和实际应用需求，提出了一个基于w f m c 标准的通用工作流引擎 框架，并且给出了该工作流引擎的详细设计。在系统体系结构的设计上，采用基 于m v c 模式的s t r u t s 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两不用 担心耦合问题，从而便于系统的维护升级。 引擎使用j a v a 语言开发，持久化层采用i b a t i s 框架并兼容x p d l 标准的流 程定义，具有通用、易于扩展和整合的特点。该引擎可方便的嵌入到现有的工作 流管理系统中，大大降低和原系统集成的技术难度，从而提高工作效率。 关键词：工作流，工作流管理系统，工作流模型，工作流引擎 a b s t r a c t a b s 仃a c t w o r k f l o wt e c h n o l o g yi st h er e s e a r c h h o t s p o t i nt h ed o m a i no fc o m p u t e r a p p l i c a t i o n w i t hw o r k f l o wt e c h n o l o g y , t h em o d e l i n go na n da n a l y z i n gt h ee n t e r p r i s e b u s i n e s sp r o c e s sc a nn o r m a l i z eo p e r a t i o n a lp r o c e s s ，f i n dt h ei r r a t i o n a la n di n e f i i c i e n t s e c t i o n ，t h e no p t i m i z ea n dr e g r o u pt h eb u s i n e s sp r o c e s s ，a n di m p r o v et h ee f f i c i e n c yo f t h ee n t e r p r i s e sr o u n d l y a n de n t e r p r i s eb u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n gi sa l s ot h ei m p o r t a n t r e p o s i t o r ya n dr e g u l a t i o n sw h i c hc a ni n s t r u c te n t e r p r i s et o i m p l e m e n tc o m p u t e r i n f o r m a t i o n a lm a n a g e m e n tm o d e l t h e r e f o r e ，m a k i n gf u r t h e rr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t o nw o r k f l o wt e c h n o l o g yh a sa l li m p o r t a n tr e a l i s t i cs i g n i f i c a n c ew h i c h c a l lp r o m o t et h e n o r m a l i z a t i o na n di n f o r m a t i z a t i o no f e n t e r p r i s e sm a n a g e m e n ta n di m p r o v ei t s e c o n o m i cb e n e f i t s t h ew o r k f l o we n g i n ei st h ek e r n e lo fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hc a n d r i v et h ep r o c e s se x e c u t i o nb a s e do np r o c e s sd e f i n i t i o n ，a n da s s i g nt a s k st op r o p e ru s e r s o rr o l e s ，a n di n v o k eo t h e ra p p l i c a t i o n st of i n i s ht a s k t h i sp a p e rm a k e sa l la n a l y s i so ft h ea c t u a ls i t u a t i o no fw o r k f l o wt e c h n o l o g y , a n d m a k e sf u r t h e rd i s c u s s i o no fi t sb a s i ct h e o r ya n dr e l e v a n tt e c h n o l o g y , i n c l u d i n gi t ss y s t e m s t r u c t u r e ，r e f e r e n c em o d e l ，a n dm o d e l i n g a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so ft h ea p p l i c a t i o n p r o s p e c t sa n dp r a c t i c a la p p l i e dr e q u i r e m e n t so fw o r k f l o we n g i n e ，t h i sp a p e ra l s o p r o p o s e saf r a m eo ft h eg e n e r a lw o r k f l o we n 勘eb a s e do nt h ew f m cs t a n d a r da n d e l a b o r a t et h ed e s i g n i n go ft h i se n g i n e t h es y s t e md e s i g n e db yt h ew e b a p p l i c a t i o n s y s t e mo ft h es t r u t sf r a m e w o r kb a s e do nm v cm o d e l t h es t r u c t u r ec a ne f f e c t i v e l y s e p a r a t et h ef u n c t i o nm o d u l e so fo p e r a t i o n a ll o g i c ，t h ec o n t r o lo ft h ep r o g r a ma n dt h e d e m o n s t r a t eo ft h ed a t a , t h er e s p e c t i v em o d u l e sc a l lb ed e v e l o p e dc o n c e n t r a t i v ew i t h o u t f e a ro fc o u p l i n g ，s oi ti sf a v o r a b l et om a i n t a i na n du p d a t et h es y s t e m t h ew o r k f l o we n g i n ei sd e v e l o p e db yj a v at e c h n o l o g y ，a n dt h ep e r s i s t e n c e l a y e r a d o p t si b a t i sf r a m e w o r ka n di sc o m p a t i b l ew i t hx p d ls t a n d a r dp r o c e s sd e f i n i t i o n ，s o i ti s g e n e r a l ，e a s yt oe x p a n da n di n t e g r a t e t h ee n g i n ei ss oc o n v e n i e n tt ob e e m b e d d e di nt h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma st og r e a t l yr e d u c et h et e c h n o l o g i c a l d i f f i c u l t yo ft h eo r i g i n a ls y s t e ma n di m p r o v et h ew o r k i n ge f f i c i e n c y k e yw o r d s ：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 , w o r k f l o wm o d e l ，w o r k f l o w e n g i n e i i 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：重堡 日期：年月 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：丝导师签名： 日期：缈了年弓月叼f t 第一章绪论 第一章绪论 在社会需求瞬息万变，信息交流日趋频繁的今天，为了能够适应这种动态环 境，大型企业或组织的业务处理需要强有力的管理和控制。应发展需求，工作流 管理技术应运而生。工作流管理技术具有良好的可实施性，因为工作流模型的建 立方式实现了过程逻辑与应用逻辑的分离，它可以在不修改具体功能模块实现方 式的情况下，通过修改过程逻辑( 7 - 作流模型) 来改进系统性能，实现对经营过程的 集成管理。 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 由于信息技术的发展和日趋激烈的商业竞争，企业越来越希望能够利用信息 技术去监督、控制、优化企业业务流程的执行，以达到提高业务工作效率和业务 流程柔性的目的。但是，传统的企业管理信息系统主要是提高企业事务处理的效 率和水平，局限于解决某个或某些领域的问题，是面向企业内部功能的，而非面 向市场、面向客户，难以满足快速灵活重组业务流程的要求，这是因为传统的管 理信息系统开发过程中，主要存在以下几个问题： 传统的信息系统只注意了信息数据的关联，没有考虑业务处理活动之间的 关联； 传统的信息系统只考虑业务数据的处理功能，没有考虑这些功能与使用者 之间的柔性关系； 传统的信息系统采用了硬编码( h a r dc o d e ) 方式实现，没有考虑业务过程中 发生的变化。 随着计算机网络及通信技术的发展，各种软件新技术被应用于信息系统的开 发中，工作流技术以其良好的适应性和灵活性而受到广泛关注，让我们从繁琐的 业务过程逻辑处理中找出一种统一的解决途径。工作流管理系统逐渐从信息系统 中抽象出来，作为种新型的信息系统开发技术和通用的信息系统开发支撑平台， 为信息系统的开发提供了一种全新的、更加方便的模式，很好的解决了传统信息 电子科技大学硕士学位论文 系统中存在的不足。 1 1 2 研究意义 工作流管理系统与专门应用系统( 如办公自动化系统、项目管理系统、供应链 管理系统等) 相比，是不必事先知道问题域的相关信息，只需将业务流程描述作为 输入并管理流程实例的执行即可，而专门应用系统都包含它们所支持业务流程的 领域知识，很多业务流程硬编码在软件中，是固定的自动化业务流程，所以，工 作流系统比专门应用系统更灵活。可以将工作流系统和专门应用系统相互补充， 用工作流系统来管理全局的业务流程，结合所有的专门应用系统，构建一个企业 应用系统集成( e a i ，e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ) 【1 】。 使用工作流管理系统的企业，能够在软件开发和业务管理两方面受益，一方 面，工作流管理系统能够简化企业级软件开发甚至维护： 降低开发风险通过使用工作流术语，业务分析师和开发人员使用同一 种语言交流。这样开发人员就无需将用户需求转换成软件设计语言； 编码集中统一业务流程经常变化时，业务流程的实现代码，不再是散 落在各种各样的系统中，而是集中在工作流管理系统的流程定义功能中； 加快应用开发软件的开发不用再关注流程的参与者，开发起来更快， 代码更容易维护。 另一方面，工作流管理系统可以精化业务流程，降低应用成本： 增强业务效率许多业务流程在自动化过程中会去除不必要步骤； 提高流程控制通过标准的工作方法和跟踪审计，提高了业务流程的管 理： 改进客户服务因为流程的一致性，提高了对客户响应的可预见性； 灵活设计流程跨越流程的软件控制，使流程可以按照业务的需要重新 设计： 改进业务流程更加专注于流程，使流程趋向于流畅和简单； 提高迭代开发工作流系统使得新业务流程很容易被部署，业务流程软 件可以使用迭代方式开发，因此使用工作流系统使开发更有效、风险更低。 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，它的出现和迅速 发展，很好的解决了传统信息系统的不足之处，满足了企业组织结构重组与先进 制造战略实施的客观需求。它的出现也促进了企业的计算机应用水平上升到一个 2 第一章绪论 新的阶段，即从支持企业功能实现的事务处理系统发展到支持企业实现经营目标 的业务处理系统。所以，t h o m a sk o u r o p o u l o s 预言工作流系统将最终成为覆盖于 各类台式机与网络操作系统( 如w i n d o w s ，u n i x ，l i n u x ) 之上的业务操作系统 b o s ( b u s i n e s so p e r a t i n gs y s t e m ) ，它将带来操作系统的一次革命 2 1 。 1 2 研究动态 工作流技术源于计算机软件的商业应用，是一个多学科交叉的领域，涉及计 算机科学与管理科学的多种原则、方法与技术，包括数据库、形式化描述语言、 应用与系统的集成、软件工程、文档管理、组织与资源管理、仿真技术、企业重 组、分工协作等【3 】。 工作流技术研究麓主要方面有三个： 工作流的理论基础，包括工作流管理系统的体系、模型与定义语言( 工作流 的建模方法、工 乍流模型的形式优表示、工作流定义语言) 等豹研究； 工作流的实现技术，包括工作流的事物特性、各种先进软件技术的应用、 工作流仿真等； 工作流技术的应用，包括工作流技术实施在不同应用领域的应用方法、应 用软件集成等。 盍子工作流管理技术，最初是由工作流产品开发公司推动其发展，对工作流 技术的研究集中在工作流管理系统的开发实施方面，因此，相对于工作流产品市 场的繁荣，工作流相关理论研究则显德有些落盾。随着工侮流技术日益受到人稍 的重视，许多大学和研究机构都开展了很多研究项目，取得了众多的研究成果， 对王作流技术的发展做出了贡献1 3 】。 1 2 1 国外研究现状 国外对于工作流的技术研究以及相关的产品开发处予领先地位。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 服务等都已经容纳到工作流管理系 统之牵。国际上，较著名的研究机构和相应的研究方痿 t 4 1 主要包括以下凡个： i b m 公司：在已有产晶f l o wm a r k ，m q s e r i e s 的基础上，着手研究基于 “信息传送 酶分布式工作流系统e x o t i c a f m q m ： 瑞士苏黎士大学：将工作流建立在事件和服务的基础上，并提供了支持分 布式工作流的b r o k e r s e r v i c e s 模型以及它的实现平台e v e ，还定义了相应戆语言 电子科技大学硕士学锭论文 用于描述工作流，以保证工作流实现的正确性； 美图麻萨诸塞州大学：主要研究c r e w ( c o r r e c t & e x e c u t i o no f w o r k f l o w ) 项目，努力解决并发事件对共享资源的影响，提供了错误处理机制，力图使工作 流能协调进行； 北美卡罗莱纳媸大学：主要研究工作流的管理，在分布式工彳乍流方面主要 致力于并发调度，并定义了一套辅助的形式化语言； m a t s h u s h i t a 实验室：设计了个i n c a s 模型，将具体执行步骤中所牵涉 的信息资源保存在一个对象中，即信息载体。 1 。2 。2 国内研究现状 工作流产品的市场每年以两位数字的速度在迅猛增长。市场上工作流产品发 展迅速，而且随着计算机技术的发展，新的技术不断融入到工作流产品中。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 乍流技术的研究应用园益受到 学术界与企业界的重视【5 】【6 】。目前在国内工作流技术的应用开始全面展开，与工作 流技术患患稆关的电子政务和办公鸯动化等信患系统建设也迅速开始。工作流应 用在国内有三大市场，分别是： 政勰或企业内部网的办公自动化或审批流程应用； 基于流程整合的应用； 为企业应用提供工作流引擎支持。 国内工作流管理软件产品比较成熟的有杭州信雅达公司的s u n f l o w 2 1 ，西安 协同数码公司的s y n c h r o f l o w 2 1 ，海东兰科技发展有限公司的d l f i o 等产品【7 1 【8 】【9 1 。 1 2 3 不足之处分析 尽管经过工诈流产品供应商与工作流研究人员十几年的不獬努力，使得工作 流技术由最初的萌芽逐步发展起来，并取得了相当成果，但是从工作流系统的实 际应雳状况来看，还远未达到人稍赝期待的普及状态。这主要是由于： 缺乏统一可实际操作的工作流模型。目前许多的工作流模型仅仅描述了过 程的基本活动以及活动之间的时序关系，没有将过程模型和组织模型结合起来考 虑，缺乏对活动执行者的柔性支持。 缺乏互操作标准。不同厂商提供的工作流产品可能各自有一套工作流模 4 第一簿绪论 型，以及a p i 函数。用户一旦选定一种产品，就很难再过渡到其它同类产品上， 而且不同的系统之闻缺乏互操作的接髓。尽管工l 乍流管理联盟( w o r k f l o w m a n a g e m e n t c o a l i t i o n ，w f m c ) 的成立有助于改善这种情况，但想实现类似关系数据库那样的统 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。 缺乏对并发访问、事务处理和异常处理的可靠支持。工作流实例在运行过 程中，可能出现多个活动同时访问共享资源的情况，各个活动在数据操作上会相 互重叠。为了保证系统正常运行，登须进行并发控削，保证数据的致性，防止 出现“脏数据 等现象。另外工作流非正常中断时，如何及时恢复数据并保持数 据的一致性也是需要解决的问题。 缺乏统一的应用集成框架。在工作流系统与企业原有的各个应用系统集成 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。建立一个 独立于不同企业应用的标准的集成框架，将提高工作流系统对企业应用的适应性。 。3 本文主要研究工作 本文针对当前工作流技术研究方面的一些不足，结合工作流技术应用的特点， 设计实现了种通用的工作流引擎。 引擎基于w f m c 标准，使用i b a t i s 框架丌发，由此奠定了引擎通用、易维护、 易二次开发的特点。设计了工作流弓| 擎接口和雩| 擎对象，使引擎舆有较高的重用 性，并通过不断的完善和扩充，可以更好的为其他系统提供一个有价值的核心引 擎，成为能够被其它应用系统嵌入的组件。 1 。4 本文的组织结构 本文基于w f m c 标准设计实现了一种通用的工作流引擎，内容安排如下： 第一章绪论部分，主要概述了本论文的研究背景、研究对象翻研究意义。分 析了国内外的研究现状和现有的部分工作流产品，发现当前工作流技术的不足之 处，提出了解决方案，以此作为本文的研究蠹容。 第二章详细介绍了工作流技术的起源和发展，w f l v i c 定义的正作流管理系统 的概念、体系结构，以此作为设计工作流管理系统的依据。 第三章研究设计了一种通用的工作流引擎，对引擎的总体结构设计进行了分 析及详细介绍。 电子科技大学硕士学位论文 第四章对通用工作流引擎的各个功能模块进行了分析及详细介绍。 第五章对本项目进行了单元测试和综合测试。 第六章对全文进行了总结，同时对今后的工作前景进行了展望。 6 第二章工作流爨l 工作流管理系统分缨 第二章工作流和工作流管理系统介绍 当前各种不同类型的工作流管理系统各有其不同的特点，例如所运行的环境、 所适用的领域等都各不相同。这些应用上的特点要求各种不同类型的工作流管理 系统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， 在不同的位簧与领域发挥其各自的优势与作用。这就迫切需要一个共同的标准， 在这种背景下，w f m c 的参考模型就应运焉生了。 2 。_ l 工作流研究背景及概念 2 。1 1 工作流的起源和发展 工作流译自英文单词w o r k f l o w ，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，f l o w 反映了群变化以及变化的过程。w o r k f l o w 它表示的是可用活动及活动之间变化 的过程描述的业务流程【3 j 。工作流的概念起源于生产组织和办公自动化，它是针对 鑫常工作中具有露定程序鲶活动磊提出的一令概念。鑫的是通过将工 乍分解成定 义好的任务、角色，按照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、提高企鲎生产经营管理水平和企业竞争力酶 目的。实际上，自从进入工业化时代以来，有关过程的组织管理与流程的优化工 作就一直在进行，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，这些工作都是由入工来完成的。在计算机网络技术和分布 式数据库迅速发展，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 期发展起来的工作漉技术为企业更好的实现这些经营莓标提供了先进的手段。至 今工作流管理技术己成功地运用到图书馆、医院、保险公司、银行等业务，尤其 是它在工遭领域和制造韭领域的应用更为突出。 工作流从更高层次上提供了实现物料流、资金流、信息流及其涉及的相关过 程与应用的集成机制，扶丽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。在工作流概念下实现业务过程集成与业务过程自动化的集成机 制是通过定义不同任务之间相互关系的工作流模型( 也称为过程模型) 来实现的。在 7 电子科技大学硕士学位论文 工作流模型中，无论是具体的物料转移动作、实际物理装置的操作动作，还是抽 象的信息处理动作与决策过程，都可以用工彳乍流的基本元素任务( 也称为活动) 来统一的进行描述。同样反映不同任务之间的关系，无论是具体的车间中零件加 工顺序关系、办公囱动化中的文件批转，还是抽象的决策流之间的关系，都可以 用工作流的基本组成元素连接弧来统一的进行描述。连接弧反映了对企业业 务经营过程的一种控制逻辑，它定义了活动之间的连接关系和执行顺序。 在传统企监中，信息的载体通常是纸张，不同豹渡务部f - 】、业务入员之闻通 过通知、文件、信函、传真、报告等形式进行信息传递。这种交流方式要花费相 当的人力、物力、财力来完成信患豹处理、组织、存镶以及查询检索，阕时这种 方式降低了对客户需求的响应速度，给企业的生产经营带来了不利的影响。 计算机的应用为企业提供了一个良好的信息处理与通讯手段，8 0 年代中期， f i l e n e t 和v i e w s t a r 等图形图像处理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、 关键字索弓| 以及光盘储存等等功能结合在一起，形成了一种用于文档处理的图像 处理系统，它可以把扫描得到的计算机文档，按照一定的规则发送给相关人员， 这便是旱麓的工作流管理系统。f i l e n e t 于1 9 8 4 年推出的w o r k f l o wb u s i n e s s s y s t e m ，v i e w s t a r 予19 8 8 年推出的v i e w s t a r ，a c t i o n t e c h n o l o g y 于8 0 年代推出的 c o o r d i n a t o r ，便是其中的典型代表f l o l l 】。 进入9 0 年代，随着计算机的普及，计算机网络技术的迅速发展，企业的信息 化程度提高，企业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、决策制定的分散性和对日常事务活动详尽信患的需求，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( c o r b a ，w w w jc o m d c o m ，j a v a ) 的日 益成熟，都说明了这样一个事实：集中式信息处理熬时代已经过去，实现大规模、 异构、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成为 一种趋势f 1 2 l 。h t e m e t 的发展和普及为电子商务篮一c o m m e r c e ) 提供了技术可能，电 子商务的独特优势必将成为未来商务活动的新模式【1 3 】。而电子商务的重要功能就 是商务流程的管理和监控 1 4 】，如企业供应链管理系统s c m ( s u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t ) 和企业客户关系管理c r m ( c u s t o m e rr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ) 。在这 种技术背景下，工作流管理系统也由最初的无纸化办公环境，转而成为同化企业 复杂信息，实现业务流程自动执行的必要工具。这样的一个转变，也把工作流技 术带入了个崭新的发展阶段，使得人们从更深层次、更广领域上对工作流展开 了广泛迪研究工作。如今，作为支持企业经营过程重组( b p r ) 、经营过程自动佬圆p a ) 第二章工 乍滚巍工终滚管瑾系统贪绥 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 工作流标准组织w f m c 有许多软件厂商提供各鸯的工作流软件产品，丽显新的产品也不断涌现，用 户有很大的选择余地，但是如果没有可遵循的行业标准，就会使这些产品之间存 在巨大差异，导致这些产品之间不能协同工作，成为一个个信息的“孤岛 。 在这种背景下，1 9 9 3 年8 月成立了工作流管理联n ( w o r k f l o wm a n a g e m e n t c o a l i t i o n ，w f m c ) t 1 5 1 1 1 6 1 ，这是由多家公司联合成立的国际标准组织，其目的是通 过制定工作流技术及箕标准，提高不弼工作流产磊之间的连通性和协囝工 睾能力。 通过使用标准可以使不同产品之间协同工作，也可以改善工作流产品与其他i t 服 务( 瞧子部件、文档管理泫间的集成。 该组织由三个委员会组成，分别是技术委员会、对外关系委员会和筹划指导 委员会，工作流管理联盟( w f m c ) 尽前有近3 0 0 个成员组织。工作流标准的割定 和推广工作进展得非常迅速，嚣前，多数工作流产品的生产厂商已经在产晶中遵 循了全部和部分标准。 2 1 3 工作流的基本概念和定义 工作流的概念定义很多，其中被广泛雩| 用的是工作流管理联n ( w f m c ) 关于工 作流的定义【3 】：工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，根据一系列 过程规则，文档、信息或任务麓够在不嗣的执行者之间遴行传递与执行。 在实际情况中可以更广泛地把凡是由计算机软件系统( 工作流管理系统) 控制 其执行的过程都称为工作流。一个工作流包括一组活动及它们的棚互顺序关系， 还包括过程及活动的扁动和终止条件，以及对每个活动的描述。如图2 - 1 所示就是 一个简单的工作流图。 廿o 卜。岳o c lc 2c 3c 4 图2 l 一个简单的工作流图 工 乍流涉及到的英它基本概念及其关系如图2 2 所示。 工作流管理系统( w 砌o wm a n a g e m e n ts y g e m ，w f m s ) 1 7 】：一种能定义、创 建黧管理工作流执行的软件系统，它完成工作瀛的定义和管理，并按照在计算撬 9 电子科技大学硕士学位论文 中预先定义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行。 业务流程( b u s i n e s sp r o c e s s ) 8 】：在具有组织功能的组织机构中，能够实现业务 目标和策略的相互连接的过程和活动集。 活动( a c t i v i t y ) ：工作流中一个逻辑步骤或环节的工作任务，一般分为人工操 作和自动处理两类。活动是流程执行的最小工作单元，要求有人工的参与或由计 算机自动完成。 过程实例( p r o c e s si n s t a n c e s ) ：实际运行中的一个业务流程。每个实例代表一个 能独立控制执行、具有内部状态的线程。实例是真正执行的工作流。 工作表( w o r k l i s t ) ：是与工作流参与者相关的工作项列表。 、i 也务流程 人工 2 2 工作流管理系统 工作单元调用的应用工具 图2 2 工作流的基本概念及其关系 2 2 1 工作流管理系统及其应用 工作流管理联盟( 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。 工作流管理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( 包括人或软件) 进行交互， 1 0 第二章工作流和工作流管理系统介绍 并根据需要调用其它的i t 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。工作流管理系统为企业的业务 系统运行提供一个软件支撑环境，是企业应用的业务操作系统【1 9 】。 应用工作流管理系统的目的之一是作为企业应用系统集成( e a i ) 的平台。在当 前大部分企业级i t 架构中，各种各样的异构( h e t e r o g e n e o u s ) 应用和数据库运行在 企业内部网中。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。这些系统一般被称为专 门应用( d e d i c a t e da p p l i c a t i o n s ) 。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包含多个专门应用满足企业应用新的需求。有 时，这只需要在两个应用之间提供一定的数据通讯。专门应用将很多业务流程硬 编码在软件中，业务流程是固定的。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( 当然需要信息开发人员来编写业务流程的规格化描述) 。可 以说，工作流系统和专门系统是相互补充的。专门应用支持企业所需要的业务流 程，工作流系统可以用来管理全局的业务流程。 应用工作流系统的第二个目的是协助涉及多人相关任务工作流软件的开发。 工作流系统可以生成组织任务安排、任务调度的表单。对于执行i s o 或者c m m 认证的组织，采用这种方式使用工作流系统能够显著提高生产率。不用将过程用 文字的形式写在纸上，工作流系统可以通过流程定义建模实现过程的自动化( 如使 用基于w e b 的应用) 。 应用工作流系统的第三个目的是将工作流引擎嵌入到其他应用中。在前面我 们谈到，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 主要原因是为了组件重用和应用软件的可维护性。 对于企业级应用软件开发而言工作流管理系统能够简化企业级软件开发以及 后期维护，具有以下的好处f z o 】； 降低开发风险：通过使用状态和动作这样的术语，业务分析师和开发人员 使用同一种语言交谈。这样开发人员就不必将用户需求转化成软件设计了； 电子科技大学硕士学位论文 实现业务流程控制的集中统一：业务流程经常变化，使用工作流系统的最 大好处是业务流程的实现代码，不再是散落在各种各样的系统中； 加快应用开发：软件的开发不用再关注流程的参与者，开发起来更快，代 码更容易维护。 对于企业业务流程管理( b p 而言，工作流管理系统能够带来以下的好处： 提高效率：许多流程在自动化过程中会去除一些不必要的步骤； 较好的流程控制：通过标准的工作方法和跟踪审计，提高了业务流程的管 理： 改进客户服务：因为流程的一致性，提高了对客户响应的可预见性； 灵活：跨越流程的软件控制，使流程可以按照业务的需要重新设计； 业务流程改进：对流程的关注，使它们趋向于流畅和简单。 2 2 2 工作流管理系统的基本功能 通常，工作流管理系统指运行在一个或多个称为工作流引擎的软件上的用于 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( 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。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，但它们具有很多共同的特性。工 作流管理系统表现出一些共同的特点，形成了工作流管理系统的基本结构。这为 不同产品间的集成、协同工作提供了基础。 从比较高的层次上来抽象地考察工作流管理系统，可以发现所有的工作流管 理系统必须支持以下三个功能： 建立时期功能( b u i l d - t i m ef u n c t i o n ) ，对业务流程进行定义，生成计算 机可处理的过程定义； 运行时期控制功能( r u n - t i m ec o n t r o lf u n c t i o n ) ，负责创建和控制过程 实例，定制工作流中每一步的活动实例及激活相应资源和应用程序，通知任务参 与人员等，它通常分布在多个计算机平台上执行； 运行时交互功能( r u n - t i m ei n t e r a c t i o n sf u n c t i o n ) ，具体的参与人员和 应用工具的交互，完成每步活动实例乜。 上述三个功能间的关系如图2 - 3 所示。 1 2 第二章工作流和工作流管理系统介绍 图2 - 3 工作流各时期功能关系 工作流管理系统建立阶段主要是完成经营过程的计算机化的定义。在这个阶 段，利用一个和多个建模技术与工具，完成实际的经营过程到计算机可处理的形 式化定义的转化，所得到的定义可称为过程模型、过程模板、过程元数据或过程 定义。在工作流管理联盟( w f m c ) 定义的工作流管理系统中，将过程建模得到的结 果统称为过程定义。 完成过程建模的定义后，所生成的工作流模型将由工作流执行服务软件进行 实例创建并控制执行过程。工作流执行服务对使用工作流模型描述的过程进行初 始化、调度和监控过程中每个活动的执行，在需要人工介入的场合完成计算机应 用软件与操作人员的交互。这样，工作流执行服务实现了在模型中定义的经营过 程与现实世界中实际过程的连接。这个连接通过工作流执行服务与应用软件、操 作人员的交互来完成。实现这个连接的核心功能是工作流管理软件，工作流管理 软件又称为工作流机。 工作流机除了完成过程的创建、删除、活动的执行与控制外，它的另一个重 要的功能是完成与应用软件及操作人员的交互。在实际企业应用中，应用软件和 操作人员是完成经营业务的主体，而工作流机通过过程定义和活动之间控制实现 这些独立的功能实体间的集成，从而使整个企业的经营活动成为一个协调运行的 整体。 电于科技大学硕士学位论文 2 23 工作流管理系统的体系结构 为了能够更好的支持企业经营过程建模、分析和实施，适应世界市场的多元化 趋势，需要建立工作流管理系统的相关标准，从系统结构、术语使用、接口实施 方面提供标准化与规范化的定义，并以此为基础实现不同工作流产品之间的互操 作，方便与其它应用系统的集成。工作流管理联盟( w f m c ) 提出了有关工作流管理 系统的些规范，定义了工作流管理系统的结构及其应用、管理工具和其它工作 流管理系统之间的应用编程接口。它提出的工作流管理系统体系结构口如图2 - 4 所 不。 图2 - 4 工作流管理系统体系结构图 这个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所应该具有的主要功能特征，可为实现工作流 产品之间的互操作提供公若的基础。组成上作流管理系统的每个功能部件可以在 不同的软硬件平台上采用不同的方法实现，同样接口也可以在不同的软硬件平台 上采用币间的设计技术和编程语言进行编程。 工作流管理系统主要内容分三部分。软件构件：完成相应功能的实王见，包括 流程过程定义流程的发起、审批、监控、结束等。系统控制数据存储本系统 和其他系统进行逻辑处理、流程控制、规则、约束条件、状态、结果等数据。其 第二耄工作瀛和工作流管毽系统分绥 它应用与应用数据：供工作流系统调用的外部应用和数据。 系统的软件构件 工作流管理系统的软件构件是实现工作流管理的基本构件，负责整个工作流 管理的基本功能实现。它包括：工作流模型建立，工作流执行服务，客户应用管 理。 工作流模型建立：工作流模型描述了能够由工作流执行服务、执行的过程所 需要的所有信息，它是工作滚管理系绫的基磷。它可以利用第三方的建模工具， 形象化建立流程模型，并通过接口关系，建立系统所需要的控制数据；也可以通 过系统本身的流程定义，直接生成控制数据。在流程定义中，要包括流程、活动、 转换条件、相关数据、角色、需要的应用等实体。 工作流执行服务：工作流执行服务是工作流管理系统的核心。它是企业经营 过程的任务调度器。在过程建立完毕后，将由工作流执行服务进行全面管理、监 控和调度具体的实例执行。包括：过程的实例化和执行、为过程和活动进行调度、 与外部资源交互、处理相关数据。 客户应用管理：是客户操作具体任务和活动的管理模块，负责工作流任务表 率任务的分发管理。可以将个工作流管理系统中的任务管理器提供给客户；同 时，也可以针对多个工作流产品或者是多个应用系统产品，编写通用的任务管理 器，进行系统鲶集成。 系统的数据分类 工作流管理系统中存储的数据可以分成：工作流控制数据，它是工作流执行 服务对其进行控刹，用于处理过程或活动实例；相关数据，控制过程实铡状态转 换的条件，并决定相关的逻辑走向，可以被应用所修改；应用数据，是指由应用 程序操作的数据，反映的是具体监务的实际志容信息，它是在整个流程中进行流 动。实际上，前两个数据是工作流管理系统中本身需要的数据，第三类数据是其 他系统中的监务数据。比如，企业资源规划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e r p ) 系 统结构化的数据l z 2 】。 其它应用的调用 工作流管理系统在设计和实施中，都必须提供足够的柔性，来满足不同应用 的需要。在与不同的应用系统进行交互时，要提供足够的灵活性。可以建立应用 接掰规范秘提供标准的a p i 蕊数在不露的系统阆进行交甄；可以建立灵活的调用 通道，直接调用企业资源规划( e l 冲) 系统中的应用进行事务处理，这种调用可以在 分布和异构的系统闯进行。 1 5 电子科技大学硕士学位论文 2 2 4 工作流管理系统的分类 目前，工作流技术引起许多企业的兴趣，工作流产品的市场迅猛增长。在遵 循工作流管理联盟( w f m c ) 参考模型的基础上，各种不同的工作流产品各有特色， 工作流管理系统根据所实现的业务过程