（计算机应用技术专业论文）工作流技术在电力调度两票系统中的研究与应用.pdf

华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 工作流技术 ( w o r k f l o w )以其在实现业务流程的自 动化上的优势而成为一个新 兴技术亮点。 电力两票制度是电力企业安全稳定运行的重要保证。 开出工作票/ 操作 票是一个涉及多部门，需要多人协同工作的复杂的工作流程。引入工作流技术，可 以有针对性的解决这类应用问题，开发出符合实际需要的两票调度系统。本文主要 探讨如何将调度过程转化为计算机能处理的工作流模型，并建立基于工作流技术的 两票调度系统的模型，并开发出基于工作流的电力两票调度系统。 关键词:工作流，工作流管理系统，工作流模型，工作票，操作票 abs tract w o r k f l o w h a s b e c o m e a n e w t e c h n i q u e b e c a u s e o f t h e a d v a n t a g e o f a u t o m a t i z a t i o n i n e n t e r p r i s e o p e r a t i o n f l o w . t h e r u l e s o f e l e c t r i c w o r k t i c k e t s a n d o p e r a t i o n t i c k e t s a r e i m p o r t a n t a s s u r a n c e i n t h e s a f e a n d s t e a d y o p e r a t i o n o f e l e c t r i c p o w e r c o r p o r a t i o n s . o p e n i n g w o r k t i c k e t s a n d o p e r a t i o n t i c k e t s i s a c o m p l e x w o r k f l o w w h i c h n e e d m a n y p e o p l e w o r k t o g e t h e r . i n t r o d u c i n g w o r k f l o w t e c h n i q u e c o u l d s o l v e t h e s e a p p l i c a t i o n p r o b l e m s a n d d e v e l o p w o r k t i c k e t / o p e r a t i o n t i c k e t s y s t e m s t h a t f i t a c t u a l n e e d s . t h i s t h e s i s m a i n l y d i s c u s s h o w t o t r a n s l a t e t h e w o r k p r o c e s s i n t o w o r k f l o w m o d e l t h a t c o u l d b e t r e a t e d b y c o m p u t e r , b u i l d t h e m o d e l o f w o r k t i c k e t s / o p e r a t i o n t i c k e t s s y s t e m s t h a t b a s e d o n t h e w o r k f l o w t e c h n i q u e， a n d d e v e l o p e l e c t r i c p o w e r w o r k t i c k e t s / o p e r a t i o n t i c k e t s s y s t e m s t h a t b a s e d o n t h e w o r k f l o w t e c h n i q u e . l u s h a n ( c o m p u t e r a p p l i c a t i o n t e c h n o l o g y ) d i r e c t e d b y p r o f . m e n g j i a n l i a n g k e y wo r d s : wo r k f l o w . wf ms , wo r k fl o w mo d e l , wo r k t i c k e t , o p e r a t i o n ti c k e t 侧匕 o口 尸4f 月 本人郑重声明: 此处所提交的工程硕士学位论文 工作流技术在电力调度两票系统 中的研究与应用 ，是本人在华北电力大学攻读工程硕士学位期间，在导师指导下进行 的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得华北电力大学或其他 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。 学位论文作者签名: 幸 世 一 -日 期: 夕 ， ， 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、 使用学位论文的规定， 即: 学校有权保管、 并向有关部门 送交学位论文的原件与复印件; 学校可以采用影印、 缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文; 学校可允许学位论文被查阅或借阅; 学校可以学术交流为 目 的， 复制赠送和交换学位论文; 同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名:导师签名: 尹妞鱼 一 日期: ; v v 7 s , 3 v 日 期 : 赴知业- 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章 引言 企业的经营过程由一系列相关任务组成， 这些任务按照企业的管理规章和业务 流程顺序或并行执行， 最终完成企业的经营目标， 工作流提供了实现物料流、 资金流、 信息流及其涉及的相关过程与应用的集成机制， 从而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。 工作流技术 ( w o r k f l o w )以其在实现业务流程自动化上的优势而成为一个新兴 技术亮点。在电力系统正常运行中，电力调度两票制度是电力企业安全稳定运行的 重要保证。 开出工作票/ 操作票是一个涉及多部门， 需要多人协同工作的复杂的工作 流程，既有结构化的特点，又有即席的特点。因此，引入工作流技术，可以有针对 性的解决这类应用问题。本文主要探讨如何将调度过程转化为计算机能处理的工作 流模型，并建立基于工作流技术的两票调度系统的模型，完成模型的实例化，并开 发出基于工作流的电力两票调度系统. 1 . 1论文选题背景及意义 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、松散祸合的特点，企业的分散性、决策制定的分散性、对 f 1 常业务活动详尽信息的需求以及 c l i e n t 6 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 , o l e , 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能 够高效运转并接受密切监控已成为一种趋势. 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.这样的一 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 的领域上对工作流展开了研究. 本文探讨如何将工作流技术应用于电力调度工作票/ 操作票系统， 提高其工作效 率，减少工作失误，保证电力系统的安全。 1 . 2电力调度两票系统的现状 电力工业是国民经济的基础产业，是国家的经济基础之一，它的安全稳定运行 对国民经济的发展有着举足轻重的作用。近几年来，电力企业斥巨资投入信息化建 设，使得管理信息系统在我国电力行业中得到了新的起步与进一步提高。但同样存 在着各部门信息系统之间缺乏交互， 在协作完成涉及多个单位和个人的工作流程时， 无法充分利用现有的技术与设备，造成工作效率的低下。 华北电力大学_ i : 程硕士学位论文 电力调度部门现有的工作模式与工作状况充分体现了上述特点。在电力系统正 常运行中，由于设备检修和运行方式的变换，必须经常进行系统的倒闸操作。在电 力系统事故中，由于人为因素 ( 身体状况、情绪、素质)带来的事故占据相当大的 比例，给经济发展带来不小的损失，同时也给人民生活带来诸多不便。 为此， 电力部门执行严格的工作票/ 操作票制度， 一张正常运行方式下的电气操 作票就是在给定的操作任务下，将电网中的相关电气设备按运行方式的规定，遵循 操作规程而形成的一系列操作步骤的有序集合。 因此， 正确的工作票/ 操作票是防止 人为操作错误的有力保证。 开出正确无误的工作票/ 操作票对调度人员有很高的要求， 他们必须既掌握熟练 的专业知识，又具备认真细致的工作态度。同时这是一个涉及多部门，需要多人协 同工作的复杂的工作流程，既有结构化的特点，又有即席的特点。其分布式的运行 环境，参与人员角色的不定性，使得传统的m i s 方法，数据库技术不能很好的应对 此类问题。因此，引入工作流技术，可以有针对性的解决这类应用问题，开发出符 合实际需要的两票调度系统，提高电力系统的安全稳定运行水平。 1 . 3本文的主要工作 本文在研究电力调度部门具体工作模式的基础上，引入工作流技术，将调度过 程转化为计算机能处理的工作流模型，并开发出基于工作流的电力两票调度系统。 其主要工作如下: ( 1 )在理论上重点研究了工作流模型的建立和检验技术 ( 2 )完成调度两票系统中模型建立以及模型实例化; ( 3 )完成调度两票和生产计划的工作流程设计，并实现图形化，智能化: ( 4 )开发出基于工作流的电力两票调度系统。 应用工作流技术开发的工作票/ 操作票调度系统应真有以下功能: ( 1 ) 智能开票: 系统可以根据输入的调度预令、一次接线图和系统内部设置的 开票规则、典型票库等自 动开出相应的票。 ( 2 ) 手工开票: 允许用户从图形界面以手工方式开出符合用户要求的倒闸操作 票。 ( 3 ) 网络拓扑: 系统具有对图形操作界面进行编辑的能力， 当变电站网络结构 发生变化时，图形界面也能相应变化，而操作规则只需少量改动或不需改动即可适 应新的网络结构。 4 )两票管理:系统具有两票管理的功能，能对整个工作票/ 操作票的工作流 程进行管理. ( 5 )统计分析:能够对整个工作票/ 操作票流程中的各个环节进行统计分析， 华北电力大学_ i .硕十学位论文 便于责任落实，减少季度末各种统计评估活动的工作量。 6 )生产计划:可以完成生产计划的申请，审批，查询，汇总等项功能。 ( 7 ) 网络通信:能够方便的实现变电工区和变电站的通信， 方便工区的各种调 度、指令的下达和变电站工作情况的上报。 华北电力大学_ 程硕十学位论文 第二章 工作流技术概述 近年来，i t技术能力得到大幅度提高， 越来越多的企业利用信息技术去支持他 们的业务过程处理， 以适应快速变化的市场环境并提高企业的工作效率和管理水平。 随着网络的延伸以及c l i e n t / s e r v e 体系结构的日 益普及， 目前新型的管理信息系统 大多建立在基于 i n t e r n e t / i n t r a n e t 结构及技术的分布式计算环境中; 各种软件新 技术不断被应用于信息系统的开发之中，其中工作流 ( w o r k f l o w )技术以其良好的 适应性和灵活性而受到广泛关注，并且在办公环境( 如保险、银行、 法律、 行政管理 等) 以及工业和制造等领域得到了广泛应用， 并得以蓬勃发展， 越来越显示出其强大 生命力。 2 . 1概述 “ 工作流技术 ( w o r k f l o w )主要是利用相关领域的人力及信息技术资源，协调 工作过程中的各个环节， 使之按照一定顺序依次执行， 从而实现业务流程的自 动化， 达到提高工作效率的目的。”工作流技术作为现代企业实现过程管理与过程控制的 一项关键技术，为企业的经营过程提供了一个从模型建立与管理到运行与分析的完 整框架:同时，工作流管理系统通过一套集成化、可互操作的的软件工具为这个框 架提供了全过程的支持。 2 . 1 . 1工作流定义 多年来，国内外大量的高校和研究机构分别从不同的角度对工作流概念进行了 描述， 并根据各自的描述给出了对工作流技术的不同定义 1 - 。 下面列举一些比较有 代表性的描述，可以使我们对工作流的一些基本特征有一定的理解。 ( 1 )工作流管理联盟的定义 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、信息或任务能够在不同的执行者之间传递、执行。 ( 2 ) g i g a g r o u p 的定义 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。 ( 3 ) 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 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用 的各种参数。这些参数包括对过程中每一个单独步骤的定义、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. ( 4 ) a m i t s h e t h的定义 华北电力大学a : 程硕十学位论文 工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，它可用各种形式来进行定义，包括在文件 或电子邮件中的文本描述、一张表格、一条消息以及一个计算机程序。用来执行任 务的处 理实体可以 是人福 也可以是计算机系统( 比 如一个应用程序、 一个数据库管理 系统) 。 ( 5 ) w . m . p . v a n d e r a a l s t的定义 工作流是一系列工作的偏序集。 工作的序列可以有多种方式，比如工作x 与丫 ， 满足x y 当且仅当x 在y 开始之前就已经就绪。 ( 6 ) t s i n g h u a v a n y u s h u n 的定义 工作流是通过计算机软件进行定义、执行并监控的经营过程，而这种计算机软 件就是工作流管理系统。 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。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， 也就是机构角色的定义) 、 做得怎 样( 通过工作流管理系统进行监控) 。 2 . 1 . 2工作流的产生和发展 8 0 年代初期，为解决政府职能部门以及各企业在信息的处理、组织、存储以及 查询检索等方面的低效率问题，创造无纸化的工作环境，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( f o r m s - r o u t i n g a p p l i c a t i o n s ) ，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2 一 ， i . 这种系统 可以看成是现代工作流管理系统的一个雏型。 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、 结构化路山( s t r u c t u r e d r o u t i n g ) ,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 o w b u s i n e s s s 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一种非常合适的方案;而且，由此我们还可以看出，工作 流从最初的诞生之日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 华北电力大学一 i 程硕十学位论文 现出一种异构、分布、松散藕合的特点，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 t / s e r v e 体系结构、 分布式处理技术( ( c o r b a , w w w , o l e , j a v a ) 的日 益成熟， 都说明了这样一个事实， 集中式信息处理的时代己经 过去，大规模的异构分布式执行环境，使得相互关联的任务已经能够高效运转并接 受密切监控。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， 使得人们从更深的层次、 更广的领域上对工作流展开了研究。 工作流技术的标准化机构- 一 工作流管理联盟( 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 ) 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中明 确地划分出了自己的一席之地。 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 a p i ) 等方面制定了一系列标 准。 与此同时， 对工作流的技术研究以及相关的产品开发也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， 工作流技术日 益受到广大企业 与业界学者的关注。 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，我们可以把它总结为 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。 2 . 1 . 3工作流技术研究方向和产品现状 经历了上述 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。在工作流这一框架下，比较基本的、主要的研究内容包括以下几 个方面: ( 1 )工作流管理系统体系结构的研究; ( 2 )工作流模型与工作流定义语言: ( 3 ) 工作流的事务特性， 研究目 的在于将高级事务处理技术与工作流管理技术 相结合，用良好定义的模型语义与恢复机制来更好地支持企业的经营过程，提高工 作流系统的可靠性与实用性; ( 4 ) 工作流的实现技术， 包括面向对象技术、 异构分布式计算、 图形用户界面、 消息通信、数据库、 w w w 等在内的与工作流系统的设计实现有关的各项技术、方法: ( 5 )工作流的仿真与分析方法; 华北电力大学. l : 程硕十学位论文 ( 6 ) 工作流的集成与互操作技术， 研究异构应用系统的集成以及不同工作流系 统之间的互操作问题; ( 7 ) 工作流与经营过程重组， 研究如何通过工作流系统的实施来有效地实现企 业的经营过程重组。 在工作流技术研究中，国际上比较著名的有 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的m e t e o r , w i d e 以及m e n t o 等研究项目。 其中e x o t i c a 和m e t e o r 是完全分布式的工作流管理系统， 而w i d e 动态环境中工作流的任务调度和管理 方法; 网络环境下， 工作流协同工作能力和效率问题研究. ( 2 )技术实现方面.安全性技术.工作流系统贯穿整个业务过程， 需要提 高工作流系统的可靠性， 保证工作流实施的顺利进行.另外， 对于涉及商业合作和 银行保险的工作流系统来说， 对工作流系统进行有效的权限控制， 也是增加工作流执 行安全性的一条必要保证.信息处理技术.由于实际操作中存在很多不确定性 因素和动态变化， 需要加强工作流系统的异常事件( 冲突、死锁) 处理能力， 提高工作 流的实时控制( c o n c u r r e n t c o n 2 t r o l l i n g ) 和补偿( c o m p e n s a t i o n ) 能力， 一旦出错， 要有可修复性， 提高系统的柔性和鲁棒性.网络通信技术.现代业务合作从空间 跨度上越来越大， 分布式环境下的工作流系统需要网络和通信的支持.开发基于 w e b的工作流管理系统正在日益受到重视， 它将使得工作流系统的使用更加便捷和 灵活.集成化技术.现在工作流产品的种类很多， 应用于异构环境中， 开发符合 9 华北电力大学 程硕十学位论文 w f m c标准的工作流产品变得十分重要， 这样才能扩大工作流的应用范围， 提高工作 流系统的通用性和兼容性. 目 前， 市场上工作流产品十分丰富， 它们在功能、 规模和应用范围上各有特色， 工作流产品的市场每年以两位数字的速度迅猛增长。根据工作流系统所采用的任务 项传递机制的不同，市场上的多种产品基本上可以划分为4 类: ( 1 )基于文件的工作流系统，以 共享文件的方式来完成任务; ( 2 )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: ( 3 )基于w e b 的工作流系统，通过w w w 来实现任务的协作: ( 4 )群件系统，依赖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，自 身构成了一个完整的应用开发环境。 在国际市场上，以f i l e n e t , j e t f o r m , i b m以及 a c t i o n 四家公司的产品较有代 表性和影响力。其中j e t f o r m公司的产品基于c / s 方式，其客户端相互独立，适于 管理型和设定型的经营过程: a c t i o n 公司的产品主要适于基于知识的工作流，不仅 能够管理确定的过程，而且对经营过程中不可预见的问题、要求和机遇进行控制， 还可为用户提供设定型管理任务的工具。 客户可用a c t i o n 提供的工具， 很方便的在 整个企业甚至企业间建立基于 w e b 、或 c / s的工作流管理环境。国内也开发出了很 多相应的产品， . 如:东大阿尔派公司的u n i v e r s a l w o r k f l o ， 通用工作流平台，它为 最终用户提供以工作流驱动为基础的全面企业解决方案:还有北京超图地理信息技 术有限公司开发的一套基于关系数据库管理系统的工作流管理系统s u p e r w o r k f l o w 等等，并在一定的企业得到了应用。目 前，工作流产品主要集中在办公自动化方面 ( 例如在i n t e r n e t 上快速构建移动办公系统) ， 在企业关键业务， 如集成制造、 知 识协作等方面做的还不够。 2 . 1 . 4工作流技术与其它学科之间的关系 当前， 工作流管理系统不仅仅用于商务业务过程处理， 更多的应用于其他领域， 包括电子商务、政府工作管理、医疗卫生、银行保险、学校学籍与选课管理、图书 借阅、生产制造、c i m s工程等等.工作流应用的广泛性， 使工作流技术研究不仅仅 涉及计算机技术本身， 还要与许多其他学科相联系. 2 . 2工作流管理系统概述 2 . 2 . 1工作流系统的基本概念 工作流技术 ( w o r k f l o w )主要是利用相关领域的人力及信息技术资源，协调工 作过程中的各个环节，使之按照一定顺序依次执行，从而实现业务流程的自动化， 达到提高工作效率的目的。 华北电力人学 : 程硕十学位论文 工作流管理系统( w f m s . w o r k f l o w m a n a g e m e n t s y s t e m ) 是指运行在一个或多个 工作流引擎上，用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系统。它与工作流执 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。工作流 管理的主要目 标是通过调用有关的信息资源与人力资源来协调业务过程中的各个环 节，使之按照一定的顺序依次进行，从而实现业务过程的自动化。 工作流基本概念间的联系如图2 - 1 所示。 图2 - 1 t作流基木概念 其中: 过程定义 ( p r o c e s s d e f i n i t i o n )，又称为工作流系统建模，是业务过程计算 机化的形式表示，山活动及活动之间的关系( 路径和规则) 所形成的网络构成。同时 它还包括指示流程启动和终止的条件，与各个活动相关的信息等内容。它定义的是 过程运行中的各个工作环节以及相互之间的控制流动与数据流动关系等内容。不同 的w f m s 所实现的工作流模型是各不相同的， 一般通过有向图、 条件化有向图、 对象 模型、语言动作理论、基于目 标的知识表示等方式来表示。目前的工作流管理系统 在过程定义阶段均使用可视化的业务过程建模工具，使得用户在建模过程中比较直 观，并得到相应的业务过程的形式化表示，所得到的工作流模型具有比较强的描述 能力，易于使用、易于修改并能够适应不断变化的工作环境的要求。 活动 ( a c t i v i t y )指的是工作流中的一个逻辑步骤 ( 或称环节)，一般分为手 工操作和自 动处理两类。它是过程执行中可被工作机调度的最小工作单元，要求有 人或程序的参与。 它包含的信息包括: 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 1 1 华北电力大学工程硕士学位论文 时间上的限制等) 。 过程实例 ( p r o c e s s i n s t a n c e )指的是某个工作流过程的一次执行，每个实例 代表一个能独立控制执行、具有内部状态的线程，可被外界通过标识进行存取。在 实例的执行过程中， w f m s 将解释相应的过程定义，生成对应的活动实例并根据过程 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 f m 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 程结束。 由于过程定义是业务处理过程的形式化描述， 同时也是支持流程自动化的关键， 因此，如何构造合理有效的过程定义一直都是工作流系统所要解决的主要问题。 2 . 2 . 2工作流系统参考模型 为满足开发者与用户的共同需要， 国际工作流管理联盟( w f m c ) 于1 9 9 4 年底发 布了工作流系统的参考模型 ( 如图2 - 2 所示)，在工作流管理系统的相关术语、体 系结构及应用编程接口等方面制定了一系列标准。 图2 - 2 wf m c 工作流系统的参考模烈 下面我们对此模型作一个简要说明: 过程定义工具:主要功能是给用户提供一种对实际业务过程进行分析、建模的 华北电力大学_ i : 程硕十学位论文 手段，并生成业务过程的可被计算机处理的形式化描述( 过程定义) 。过程定义工具 与工作流执行服务之间的交互是通过“ 工作流过程定义读/ 写接口” 来完成的， 它为 工作流过程定义信息的交换提供了标准的互换格式及a p i 调用。 工作流执行服务: 借助于一个或多个工作流引擎，来激活并解释过程定义的全 部或部分，并同外部的应用程序进行交互来完成工作流过程实例的创建、执行与管 理，为工作流程的进行提供一个运行环境。 其中一个较为重要的概念工作流引擎( w o r k f l o w e n g i n e ) ， 是一个为工作流 实例提供运行时执行环境的软件设备。工作流引擎可以在执行某个活动时激活相关 应用。不同的工作流引擎的能力差别很大，一些工作流引擎仅能支持某个特定的应 用，而一些引擎可以支持大量的本地或远程应用。通常一个典型的工作流引擎会提 供诸如解释工作流的定义、过程实例控制、工作流过程的导航、识别任务项、提供 用户交互接口、维护和传递工作流控制数据等一些功能。 客户应用程序:其作用是给用户提供一种手段，以处理过程实例运行过程中需 要人工干预的任务。每一个这样的任务就被称作是一个工作项，它包括处理上的一 些要求( 如处理时间的限制) 及待处理的数据对象等。 w f m s 将为每一个用户维护一个 工作项列表，它表示当前需要该用户处理的所有任务。 客户与工作流执行服务之间的接口称为客户应用程序a p i . w f m s的各种服务， 如会话连接、过程控制、活动控制、过程状态、活动状态、工作项列表的处理以及 过程实例的管理等都可以通过此接口而得到。 被调应用程序:指工作流执行服务在过程实例的运行过程中调用的、对业务数 据进行处理的应用程序。在过程定义中包含有这种应用程序的详细信息。 管理及监控工具: 主要用于实现对w f m s 中过程实例的状态进行监控与管理， 如 用户管理、角色管理、审计管理、资源控制等。它与工作流执行服务之间的交互是 通过管理及监控接口来完成的。 2 . 3 工作流管理系统的实施步骤 工作流管理系统的实施，首先要完成对客户的业务需求分析，并结合客户的实 际要求以及长期发展目 标，确定与之相适应的组织机构要求。 在完成了客户需求分析后，工作流管理系统才能够进入真正的实施阶段。工作 流管理系统在实际系统中的应用一般分为3 个阶段，即模型建立阶段、模型实例化 阶段和模型执行阶段。图2 - 3 说明了工作流管理系统应用的三个阶段。 华北电力大学_ 1: 裂硕十学位论文 ! 过 程 实 例i 过 ， 艇 4+r ( 三 图2 - 3工作流管理系统的实施三个阶段 模型建立阶段通过工作流建模工具完成客户业务过程建模，将企业的实际经营 过程转化为计算机可处理的工作流模型;模型的实例化阶段的工作是为每个过程设 定运行所需要的参数，并分配每个活动所需的资源;模型的执行阶段主要完成经营 过程的执行，在这个过程中重要的任务是人机交互和应用的执行，并对过程与活动 的执行情况进行监控与跟踪。 工作流管理系统的实施，与客户业务过程重组是紧密相关的。实施工作流管理 系统的目的就是要提高企业的柔性，并且能够根据实际需要不断改进其业务流程， 因此其相应的工作流模型也需要具有柔性及易于扩展性，以适应长远发展的需要。 2 . 4工作流管理系统的分类 为了更好的了解工作流管理系统的分类原则 重复性和相应任务的结构化程度进行一般性分类 ，我们首先对常见的业务流程按照 按照流程的重复性可以将业务过程分为周期重复的、无规律重复的和唯一的。 ( 1 ) 周期重复流程: 业务过程的执行过程完全按照固定的流程执行。 如提交董 事会的每周财务报告等。 ( 2 ) 无规律重复流程: 业务过程经常需要执行， 并且任务的目的基本相同。 但 是，由于任务的内容不同，所以处理过程略有区别，如用户对产品质量的投诉和处 理过程等。 ( 3 ) 一次性流程: 这种任务一般仅在特定的情况下发生一次。 如重组公司业务 并申报上市。 按照工作的结构化程度可以将工作流程分类为完全结构化的、半结构化的和非 结构化的: 华北电力大学 i : 程硕十学位论文 ( 1 ) 完全结构化流程: 这种工作流程的执行逻辑完全可以事先确定， 即可以对 其制定严格的工作计划，一旦这种经营过程投入运行，它将严格按照事先确定的逻 辑顺序执行，如银行申请贷款业务、学生入学注册、产品编码审批过程、产品入库 过程等。. ( 2 ) 半结构化流程: 这种工作流程的逻辑只有一部分是可以预先确定， 另一部 分需要根据实际执行过程中的具体情况确定;另外一种半结构化的过程是过程的基 本结构( 整体框架) 可以事先确定，但是其中具体的任务逻辑需要根据实际执行情况 动态确定。 ( 3 ) 非结构化流程: 这种业务过程的活动顺序无法事先确定， 如新产品外型设 计、产品生产销售趋势分析等过程。 通用的工作流管理系统最适用于有规律重复的结构化过程，现在较为先进的柔 性工作流管理系统也能够处理半结构化的和唯一的经营过程，而项目管理则比较适 合应用在唯一的结构化过程中。图2 - 4 显示的是不同类型的工作流管理系统的应用 范围。 东 结 构 化过程 结 构 化 过程 重 复 性 任务 图2 - 4不同类型的工作流管理系统的应用范围 从上述分析可以看出，按照工作流实现的业务过程进行分类较为合理，也是目 前最为常见的一种分类方式，这种方式将工作流管理系统分为四类: ( 1 ) 管理型工作流: 工作流中的逻辑步骤可以预定义， 并且有一套简单的任务 协调规则。 ( 2 ) 设定型工作流: 与管理型工作流相似， 一般用来处理异常或发生机率较小 的情况。 ( 3 ) 协作型工作流: 参与者的数量和协作的次数较多， 在一个步骤上可能反复 协调，直至得到某种结果，甚至可能回到前一阶段。 ( 4 ) 生产型工作流:一般应用在大规模、 复杂和异构的环境下， 整个过程涉及 到多个人和多个机构，是实现重要业务过程的工作流系统。 1 5 华北电力大学:l ; 程硕十学位论文 目前业界还有另外一种分类方式，即根据底层实现技术进行分类，这种方式将 工作流管理系统分为三类: ( 1 )以通讯为中心:以电子邮件为底层的通讯机制。 这类工作流管理系统适合 于较为简单的环境以及较少发生的情况。 ( 2 )以文档为中心: 基于文档路由， . 同外界应用的交互能力有限， 适合于基于 表单的管理型工作流系统。 3 )以过程为中心: 对应于大规模、 复杂和异构的环境。 一般建立在数据库之 上，有自己专用的通信机制，并且提供同外部交互的接口。 2 . 5工作流管理系统的不足 ( 1 ) 就目前能够实现分布计算环境的产品来看， 底层的通信基础结构仍然显得 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。 ( 2 ) 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 难过渡到其他同类产品了。同时他们之间也缺乏互操作性 ( 3 ) 工作流为企业提供的帮助能力有限， 无法完成企业运行所需的大量的复杂 的工作。 ( 4 ) 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。 2 . 6 工作流管理系统发展趋势 随着网络的普及和信息化程度的提高，工作流技术的应用范围越来越广泛，工作流 管理系统的种类和功能也将越来越丰富和强大。 未来工作流管理系统应具有建模、分 析、 规 划、 事务管理、 互操 作 性、 后勤 管 理 和i n t e r n e t / i n t r a n e t 等功 能， 工作流技 术的发展更趋于完善和成熟。 工作流管理系统的实现涉及计算机应用技术， 包括网络通信技术、 服务器管理技术、 数据库技术、 a g e n t 技术、 接口与集成技术、 可视化技术、 软件编程技术等多个方面。工 作流管理系统是计算机技术的集成体，是计算机技术用于信息化产品的典型代表。 华北电力人学， a y . 硕十学位论文 第三章 工作流管理系统模型设计 3 . 1 工作流管理系统建模方法 工作流建模是指在概念级上给出业务过程的抽象表示，也就是说工作流建模 要指出业务过程中的活动以及活动间的关系，还要对活动间所传递的信息、活动的 执行实体及活动所需要的资源等进行描述.核心部分是描述活动及活动间的关系， 即需要执行哪些活动、按什么顺序执行。目前工作流建模方法可以说是多种多样， 有活动网络、p e t r i网、u m l活动图及面向w e b的建模语言等。 业务流程建模是为了获得一个业务流程的工作流描述，其建模方法主要有以下 三种基本类型。 ( 1 ) 基于通信的方法 这种方法认为业务流程的所有活动都可以简化为交互通信的四个工作流环:准 备、协商、执行和接受，多个相互关联的工作流环组成完整的业务流程。然而此方 法的不足之处在于，不能表明活动是否可以并行发生或是否存在联系，不适合以其 它对象为目 标的业务流程过程建模，不支持工作流的演化。 ( 2 ) 基于活动的方法 这种方法重在对整个工作流程的建模，是现在最为常见的一种方法。通常，工 作流包含多种任务及子任务，同一层次的任务互相联系.各个任务之间可能存在并 行、条件、条件并行、互斥、条件互斥等关系，并且每一任务都有指定的角色来执 行。通常系统支持任务的嵌套，各抽象层次是工作流描述的视图。 上述两种方法都是针对任务的建模。 ( 3 ) 基于p e t r i 网的建模方法 基于p e t r i 网的建模是一种基于状态的建模方法。 p e t r i 网是由德国科学家c a r l a d a m p e t r i 在二十世纪六十年代提出来的，p e t r i 网具有直观的图形表示，形式化 的语义、状态以及丰富的分析技术，因此被广泛应用于各个领域进行系统的建模、 分析和控制。如通信协议的验证、网络性能的分析、并行程序的设计、柔性制造系 统的控制、业务流程的处理等。基于p e t r i 网的建模方法建立在将处理过程划分为 子任务的基础上，通过对任务及任务执行的中间状态的抽象，可以解决传统方式下 难以区分任务的可执行( e n a b l e d ) 和执行( ( e x e c u t e ) 、 难以描述任务的并发性、 难以 描述工作流任务的滚回处理等问题，还有利于解决不同工作流系统的互操作问题. 而且p e t r i 网的分析理论和工具也为工作流的评估、性能、死锁等分析提供了理论 上的依据。 任何一种建模方法，都需要将工作流的属性描述清楚，主要包括工作流编号、 华北电力大学 ; 裂硕士学位论文 工作流描述、工作流负贵人、计划开始及完成时间、实际开始与完成时间、工作流 评估等。同时还有工作流的主要状态有就绪态、活动态、禁止态以及支持描述任务 结构( 控制流) 和任务间信息交换( 数据流) 、异常处理、任务持续时间、任务间执行 关系、优先级属性等内容。 3 . 2 工作流管理系统模型组成 模型定义是建立整个工作流管理系统的第一步，但现有的工作流模型有着如下 一 些 不 尽 人 义 的 地 方 .6) 现有工作流模型均试图用一张大图，将所有的业务流程都包括进去。这样模型就会 非常的庞大复杂，削弱了模型的表达能力。 ( 1 ) 有的工作流模型都需要事先准确完菩地定义好活动和规则，这样才能使 控制流和信息流之间紧密祸合。但是这样做就降低了模型对非确定性业务和意 外情况的支持能力。 ( 2 )目前的一些工作流模型在实例运行后缺乏再次修改的能力。 这也与业务流 程的反复迭代、不断优化不符。 针对上述缺点，根据两票调度系统的需求分析，本文提出了一种逐层细化的建 模的方法，通过逐层的细化、协调，不断修正和完善模型，来增加工作流管理系统 的弹性。 本系统建立的模型分为三个层次:实体抽象模型、逻辑定义模型和流程执行模型。 3 . 2 . 1 实体抽象模型 实体抽象模型的目 标就是从业务流程中尽可能多地提取对象， 定义为工作流模型的 基本组成要素。工作流模型的元素按其属性可归为相互关联的三个集合，即胡 。 ( 1 ) 过程元素集合。元素用来定义业务流程的各个子流程或活动及它们的流转规则: 包括组成工作流的所有活动以及活动之间的依赖关系。 ( 2 )组织机构元素集合。 元素用来描述单位、 部门、 人员等要素在业务流程中所担当 的角色。 a . 角色:以技能为前提，能够完成某项功能的人员的总称。角色具有一定的与 之相匹配的权限。角色不指向具体的人员，角色一般表现为一定状态主题约束下的 某个组织单元，是真正执行任务的人员的集合。 b . 人员:对应于企业中每一个雇员，是独立的具体行为能力人。“ 人员”是任 务的实际执行者，直接指定到企业中具体的某个人，并且 “ 人员”必须隶属于一定 的 “ 角色”之下才能执行任务。 “ 角色”和 “ 人员”的关系可以理解为组织和成员 的关系，但这里的组织不是企业中固有的部门机构，而是根据执行任务的性质动态 建立的、具有统一执行目标的人员集合。 1 9 华北电力大学_ c 程硕十学位论文 c . 部门:是企业的静态机构划分，一般直接使用企业实际设置的部门，有时为 优化工作流程也可重新命名和重组