（计算机应用技术专业论文）应急预案工作流参考模型及其协同研究.pdf

中文摘要 应急预案是针对可能发生的重大事故或灾害，为保证迅速、高效开展应急救 援行动、降低事故损失而事先制定的科学的计划和方案，是应急处置的重要依据。 将应急预案中科学、标准的处置流程及处置措施固化下来，形成形式化、计算机 可理解的应急预案工作流模型，实现当突发公共事件发生时，由计算机系统按照 既定预案工作流模型辅助事件处置、调度与协同，实现应急信息共享及应急资源 的统一、高效的调度与分配是本文的主要研究目标。 应急预案工作流模型是应急信息平台核心组成要素之一，论文结合对应急预 案及工作流技术的研究，提出了应急预案工作流参考模型，阐述了应急预案及工 作流相关词汇间的关系，重点描述预案工作流跨组织、跨管理域特性，指导应急 预案工作流建模；同时本文以应急预案工作流参考模型为依据，定义应急预案工 作流存储模型( 】( m ls c h e m a ) 用于应急预案流程数字化存储。 本文在传统工作流协同方式一分布工作流模型联盟和分布共享工作流的基 础上，结合预案层次化的特点，提出基于w e bs e r v i c e 技术实现的分层工作流协 同框架，解决跨组织工作流管理系统间的协同与互操作问题。实现突发公共事件 的处置过程中各处置组织间信息、资源共享，协同应对突发公共事件处置。 最后，本文在应急预案工作流参考模型的指导下，利用分层工作流协同框架 实现了基于j 2 e e 技术的城市应急联动原型系统，验证论文的研究成果。 关键词：应急预案预案工作流参考模型跨组织工作流分层工作流协同框架 w e bs e r v i c e a b s t r a c t e m e r g e n c yr e s p o n s ep l a n i st h es c i e n t i f i c p l a na n ds c h e m et h a t m a d ei n a d v a n c e db yg o v e m m e n to re n t e r p r i s et oe f f i c i e n t l ya n de f f e c t i v e l yc a r r yo nt h e e m e r g e n c ys u c c o r , t oa b a t et h ei n c i d e n tl o s sa n di sa ni m p o r t a n tb a s i so fe m e r g e n c y p r o c e e d i n g s t o r et h es c i e n t i f i ca n ds t a n d a r dd i s p o s ep r o c e s sa n dm e a s u r ei nt h e e m e r g e n c yr e s p o n s ep l a ni naf o r m a l l ya n dc o m p u t e rr e a d a b l ew a y ，a n dt h e nw eg e t t h ee m e r g e n c yr e s p o n s ep l a nw o r k f l o wm o d e l w h e nt h ee m e r g e n c yt a k e sp l a c e ，t h e c o m p u t e rs y s t e mc a ne x e c u t et h ep r o c e e d i n gf o l l o wt h em o d e lt os u p p o r tt h e p a r t i c i p a n t sm a n a g e ，d i s p a t c h ，m o n i t o ra n dc o o p e r a t i v ei nt h ee m e r g e n c y f i n a l l y r e a l i z et h a tt h ei n f o r m a t i o na n dr e s o u r c ec a nb ef u l l ys h a r e da n dm a d em a x i m u mu s e t h ee m e r g e n c yr e s p o n s ep l a nw o r k f l o wm o d e li st h em o s ti m p o r t a n te l e m e n ti n t h ee m e r g e n c yr e s p o n s es y s t e m s i nt h i sp a p e r ，w ep r o p o s et h ee m e r g e n c yr e s p o n s e p l a nw o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ，t oi n s t r u c tt h em o d e l i n go ft h ew o r k f l o w , a n dm a i n l y s h o wt h ei n t e r - o r g a n i z a t i o nc h a r a c t e r i s t i c t h e nw ed e f i n et h ee m e r g e n c yr e s p o n s e p l a nw o r k f l o ws t o r em o d e l ( x m ls c h e m a ) t os t o r et h ed i g i t a lp l a n ，t h ex m ls c h e m a c a na l s ob et h em e d i d e f i n i t i o nf i l et oe x c h a n g ew o r k f l o wd e f i n i t i o nb e t w e e n h e t e r o g e n e o u sw o r k f l o ws y s t e m s p u b l i ce m e r g e n c ym a n a g e m e n ti sn i t e r - o r g a n i z a t i o n a le v e n td i s p o s a lp r o c e d u r e ， h o wt o i n t e g r a t e a l lt h el e g a c yw o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m i nd i f f e r e n t o r g a n i z a t i o n sa n db u i l dt h ei n t e r - o r g a n i z a t i o n a lw o r k f l o ws y s t e m c i t yi n t e g r a t e e m e r g e n c ym a n a g e m e n ts y s t e m ( i e m s ) i st h em a i np r o b l e mw eh a v et os o l v e b a s e o nt h eh i e r a r c h yc h a r a c t e r i s t i co ft h ee m e r g e n c yr e s p o n s ep l a nw ed e v e l o pt h e h i e r a r c h yw o r k f l o wc o l l a b o r a t i o nf r a m e w o r k ，u s i n gw e bs e r v i c ei m p l e m e n tt h e i n t e r o p e r a b i l i t yb e t w e e nh e t e r o g e n e o u sw o r k f l o ws y s t e m s w ed e v e l o p e dt h ei e m sd e m ot oc o n f i r mt h em o d e la n df r a m e w o r ks t u d i e di n t h i sp a p e r k e yw o r d s ： e m e r g e n c yr e s o p n s ep l a n ， i n t e r o r g a n i z a t i o n a lw o r k f l o w , h i e r a r c h yw o r k f l o w s e r v i c e w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ， c o ll a b o r a t i o nf r a m e w o r k ，w e b 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和取得的 研究成果，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，也不包含为获得苤鲞盘堂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： 桃 签字日期：况彤7 年多月，尸日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权叁洼盘堂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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：缸 签字日期：“刁年多月，7 日 翩签名：删 签字日期：扣矽年g 月，罗日 第章绪论 第一章绪论 本章首先介绍了论文的研究背景，阐述了应急预案与应急预案流程建模的基 本概念；介绍了论文的研究目标及主要研究内容；最后列出论文内容的组织结构。 1 1 研究背景 自9 l1 事件后，美国n s f 、n i s t ，英国e s c i e n c e 、意大利e n e a 等机构投 入更多力量研究应急信息平台的关键技术，并启动了多个科学研究计划或项目： 如欧盟f p 6 计g u ( 2 0 0 2 2 0 0 6 ) 的o r c h e s t r a 项目、w i n 、o a s i s l jj 以及g m e s 项目【2 】、美国n i m s 3 1 、r e s c u e 项目、美国u s c , q s i 的突发事件研究中心c r u e l 4 】 的研究项目；以c r u e 的研究为基础，美国n s f 成立了突发事件响应工作组， 并支持了多个应急信息平台研究项目。美国国家标准技术局n i s t 成立两个应急 响应工作组p 】。 从唐山大地震到1 9 9 8 年特大洪水；从包头空难到“大舜”轮海难：从“非 典”到“禽流感”；从徐州大黄山煤矿透水事故到吉林市中百商厦特大火灾 一系列突发事件促使我国各级政府更加重视应急管理，也促使应急信息平台成为 电子政务的两大抓手之一。国家历经两年己初步建成了突发公共事件应急预案体 系【6 l ；应急信息平台己列入国家中长期科学和技术发展规划纲要优先主题1 7 l 。 国家科技支撑计划“十一五”发展纲要【8 】提出“十一五”期间，中国将初步 建成国家公共安全应急信息平台。 应急预案是国家公共安全应急信息平台的核心。应急预案是针对可能发生的 重大事故( 件) 或灾害，为保证迅速、有效地开展应急救援与行动、降低事故损 失而预先制定的有关计划或方案【9 】。应急预案在应急信息系统中具有重要作用， 它明确了在突发事故发生之前、发生过程中，以及事故结束之后，谁负责做什么， 何时做，相应的策略和资源准备等。它是针对可能发生的重大事故及其影响和后 果严重程度，为应急准备和应急响应的各个方面所预先做出的详细安排，是应急 指挥调度的依据。建设数字化预案是应急管理的必要支撑。 应急预案业务流程指应急预案中描述的标准化的突发事件处置流程。通过对 应急预案处置流程标准化的研究，将科学的突发事件处置流程以及处置措施固化 下来，形成形式化、计算机可理解的应急预案工作流模型。当突发事件发生时， 第。章绪论 各关联单位即可存应急信息系统辅助下依据流程模型，按既定方案迅速启动预 案，采取果断、有效的应急措施，实现相关单位间的联动与协调，做到对所有人 力、财力、物力的统一调度、组织与分配。 应急预案工作流建模，即构建计算机可理解、形式化的应急处置过程模型， 是应急预案数字化的重要内容，是应急信息系统核心要素建模的重要组成部分。 应急信息系统核心要素模型包括事件模型、过程模型、组织模型、资源模型、预 案模型、案例模型，其中预案模型( 亦称预案过程模型、预案工作流模型) 是应 急指挥的重要依据，指导、监控应急事件处置全过程，在应急信息系统建模要素 中占有举足轻重的地位。 1 2 研究目标 研究如何将应急预案同工作流相关技术结合构建基于预案的工作流应急信 息平台，并提出具体理论模型指导系统建设。对体系( s y s t e mo f s y s t e m s ，集成 系统的集成) 互操作相关的模型、技术进行研究，从理论和实践上解决体系中软 件互操作问题，并提出具体框架解决跨组织工作流管理系统间互操作与协同问 题。 1 3 研究内容 通过对各级各类预案的深入分析、总结，提取不同预案中科学、标准化的处 置流程以及处置措施，结合工作流技术相关概念构建应急预案工作流参考模型， 指导应急预案工作流定义；同时，对应急处置过程中不同组织间的业务协同与互 操作方式进行研究，提出分层工作流协同框架，实现跨组织、跨管理域工作流系 统间的信息共享与业务协同。最后依据论文所提出的理论实现应急联动原型系 统，对论文所提出的模型和方法进行验证和实现。 1 4 论文的组织 论文第一章简要介绍了论文的研究背景、研究目标、研究内容，并总体介绍 了论文的组织结构。 论文第二章介绍工作流技术的国内外研究现状，包括工作流的概念、工作流 管理系统的组成、工作流参考模型等，并重点对跨组织工作流的研究现状及互操 第章绪论 作方式进行了详细讨论与总结。 论文第三章根据对应急预案和工作流相关理论、技术的研究，提出应急预案 工作流参考模型，指导应急预案工作流定义；同时依据参考模型定义了预案工作 流存储模型( x m ls c h e m a ) 用于预案流程的数字化存储。 论文第四章提出基于w e bs e r v i c e 技术的分层工作流协同框架，以解决跨管 理域、跨组织事件处置过程中分布、异构的工作流管理系统间协同与互操作问题。 论文第五章以应急预案工作流参考模型为指导，利用分层工作流协同框架实 现了跨管理域、跨组织的工作流管理系统应急联动原型系统，对论文的研究 成果进行验证。 最后，论文在第六章对本文的研究内容进行了总结与评价，针对目前工作的 不足具体阐述了下一步的研究设想。 第章国内外研究现状 第二章国内外研究现状 工作流管理系统是近年迅速发展起来的一项新兴技术。虽然工作流的概念最 早源于生产组织和办公自动化领域，但是随着对工作流管理技术研究的展开和深 入，以及计算机网络和分布式数据库技术等辅助信息技术迅速发展和成熟，人们 越来越意识到工作流管理是一种能够有效控制和协调复杂活动的执行，以及人与 应用软件交互的信息技术手段。本文将工作流管理系统引入应急信息平台建设 中，构建基于预案工作流的应急管理系统。本章首先对工作流、工作流参考模型、 工作流过程定义元模型、工作流管理系统及跨组织工作流的概念及研究现状进行 论述。 2 1 工作流相关知识 2 1 1 工作流起源 工作流( w o r k f l o w ) 技术发端于2 0 世纪7 0 年代中期办公自动化领域的研究 工作，但工作流思想出现应该更早，1 9 6 8 年f r i t zn o r d s i e c k i j 就清楚地表达了利 用信息技术实现流程自动化的思想。1 9 7 0 年代宾夕法尼亚大学沃顿学院的 m i c h a e ld z i s m a n 开发的s c o o p 原型系统和施乐帕洛阿尔托研究中心的 c l a r e n c ea e l l i s 和g a r yy n u t t 开发的o f f i c et a l k 系统标志着工作流技术研究的 正式开始。 1 9 9 0 年代后，随着网络和数据库等相关技术条件逐渐成熟，计算机越来越 多的被应用到信息化建设中，工作流系统开发与研究进入新的高潮。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阶段。工作流管理系统也从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。 作为现代企业实现过程管理与过程控制的一项关键技术，工作流技术为企业 的经营过程提供了一个从模型分析、建立、管理、仿真到运行的完整框架。同时， 工作流管理系统，特别是基于w e b 的工作流管理系统，通过一套集成化、可互 操作的软件工具为这个框架提供了全过程的支持。经过几十年的发展，工作流技 术己逐渐走向成熟，至今己被应用于银行、电信、医疗保健、生产制造等诸多领 域。 第_ 章国内外研究现状 2 1 2 工作流的定义 工作流就是工作流程的计算模型，即将工作流程中的工作如何前后组织在一 起的逻辑和规则在计算机中以恰当的模型进行表示并对其实施计算。 g e o r g a k o p o u l o s l l l j 给出的工作流定义是：工作流是将一组任务( t a s k ) 组织 起来完成某个经营过程。在工作流中定义了任务的触发顺序和触发条件。 工作流管理联盟定义工作流【l2 】如下：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、文档、信息或任务能够在不同的执行者 间进行传递与执行。 除此之外，还有许多关于工作流的定义，这些定义基本都是用非形式化语言 对工作流进行的描述，虽然表述方式略有不同，但基本都说明这样一个问题，即 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个实现的软件环 境。结合工作流的一些定义【l3 】和本文对工作流技术的理解，给出工作流的形式化 表达： 工作流w = ，其中： 任务集：w 中的任务集合，所包含的任务是组成该工作流的各个功能模块； 变量集：w 中的变量集合，包括工作流在执行过程中所要维护的、共有的 变量( 这些变量在任务之间传递，不局限在某个任务之内) ，能够控制整个 工作流的条件选择； 后继函数集：任务集合中的每一个任务的后继函数。后继函数描述任务间执 行的先后关系，一般体现为一个函数，自变量为先执行的任务，函数值为紧 接着执行的任务，实际上描绘了工作流的有向无环图中的边。后继函数集应 该具有的形式：z ( t j ) = t k ( t j ，“dt 为任务集中的任务； 条件函数集：任务集合中的每一个任务的条件函数，条件函数描述后继函数 被执行的前置条件，只有当这些条件满足时，上面的后继函数才能够被执行， 否则工作流处于等待状态，直至被取消。条件函数集应该具有的形式：厂，口j 口2 锄j ：t r u e f a l s e ，其中a j 表示在这个条件约束中可能涉及到的具体条件， 这些约束可以使用上面的任务集、变量集中的词汇进行描述。 2 1 3 工作流管理系统 2 1 3 1 工作流管理系统的概念 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 作流实例运行( w f m c 定义【1 4 】) 。通常它指运行在个或多个工作流引擎上的用 第_ 章国内外研究现状 丁定义、实现和管理l 作流运行的一套软件，它和工作流执行者( 人、应用) 交 互，推进工作流实例的执行，并j i f f 控工作流的运行状态。工作流管理系统将业务 流程中工作如f i 叮组织协调在一起的规则抽象出来，从而分离了具体工作的逻辑和 流程组织的逻辑。 2 1 3 2 工作流管理系统体系结构 工作流管理系统的功能是通过计算机技术的支持去管理工作流，协调工作流 执行过程中工作( 任务) 以及群体成员之间的信息交互。图2 1 1 1 4 1 给出了工作流管 理系统的体系结构图： s ：? 一一 ：囱j 调片i 图2 1 工作流管理系统体系结构图 这个工作流管理系统体系结构描述了抽象工作流管理系统的功能组成部件 和接口，它能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 作流产品问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，它们不是工作流管理系统的组 成部分，而属于外部系统和数据，它们被工作流管理系统调用来完成整个和 部分工作流管理的功能。 第_ 幸国内外研究现状 2 1 4 工作流参考模型 工作流参考模型由工作流管理联盟于l9 9 5 年发布，参考模型定义了工作流 管理系统和其他相关部分之间的接口。工作流参考模型的引入为人们讨论工作流 技术提供了一个规范的术语表，为在一般意义上讨论工作流管理系统的体系结构 提供了基础1 1 4 j ：工作流参考模型为工作流管理系统的关键软件部件提供了功能描 述，并描述了关键软件部件间的交互，这个描述独立于特定产品或技术的实现； 工作流参考模型从功能的角度定义的五个关键软件部件的交互接口，推动了信息 交换的标准化，使得不同产品间的互操作成为可能。工作流参考模型定义如图 2 2 所示： 臣堕习 接口一 工作流接口及交换格式 应用程序k 辖- 口百- 工作流执行服务 习工作热服务| 甸 臣查j 自 图2 2 工作流参考模型 工作流执行服务是工作流管理系统的核心部件，它的功能包括创建、管理流 程定义，创建、管理和执行流程实例，在执行上述功能的同时，应用程序可 能会通过编程接口同工作流执行服务交互；一个工作流执行服务可能包含有 多个分布式工作的工作流引擎。 工作流引擎是为流程实例提供运行环境并解释执行流程实例的软件部件。流 程定义工具是管理流程定义的工具，它可能通过图形方式把复杂的流程定义 显示出来并加以操作；流程定义工具同工作流执行服务交互。 客户端应用是通过请求的方式同工作流执行服务交互的应用，也就是说是客 户端应用调用工作流执行服务；客户端应用同工作流执行服务交互。 调用应用是被工作流执行服务调用的应用程序；调用应用同工作流执行服务 交互。 第_ 章国内外研究现状 其他执行服务指为了协作完成一个流程实例的执行，小同的上作流执行服务 之间需进行交互。 管理监控工具主要指组织机构、角色等数据的维护管理和流程执行情况的监 控；管理监控工具同工作流执行服务交互。 接口一至五描述了工作流管理系统与外部软件工具间交互的规范。各个接口 的详细含义如下： 接口一( 过程定义输入输出接口) ，用于在建模和定义工具与执行服务之 间交换工作流定义的接口。此接口将流程建立与运行时环境进行分离，可以 使用流程建模工具产生过程定义，这个过程定义可作为多个不同工作流运行 时产品的输入。基于公共格式的过程定义还可以在这些系统间相互转换，实 现过程定义的分离存储。 接口二( 工作流客户端应用程序接口) ，用于工作流客户端应用访问工作流 引擎和工作列表的接口规范，为工作流应用程序到工作流引擎和任务表的访 问提供一致的形式。主要包括建立会话、工作流定义操作、过程控制、数据 处理、应用程序调用等一系列功能规范。 接口三( 被调用的应用接口) ，用于调用不同应用系统的接口。被调用的应 用程序可能存储在工作流引擎上，或者与工作流引擎存储在相同平台下，亦 可能存放在一个独立的网络访问平台中，过程定义需提供足够的应用程序类 型和寻址信息来实现应用程序调用。 接口四( 工作流系统互操作接口) ，用于不同工作流系统之间互操作的接口 规范。定义不同工作流引擎或系统之间的通讯协议，交换流程控制信息和流 程定义等数据，以实现流程跨地域运行。 接口五( 系统管理和监控接口) 用于提供系统管理应用访问工作流执行服 务的接口规范。提供工作流引擎运行状态、过程实例运行步骤以及工作流相 关数据结果等监控功能。 2 1 5 工作流过程元模型 w f m c 工作流参考模型中给出了一个基本的工作流过程定义元模型【1 5 】，描 述了工作流模型中基本实体属性及相互间的关系，如图2 3 所示： 第章国内外研究现状 图2 - 3 工作流过程定义元模型 工作流过程定义( w o r k f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o n ) ：为过程中其他实体提供上下 文信息。包含过程自身的属性如i d 、文本描述等，为过程管理或过程执行提 供相关数据。 工作流过程活动( w o r k f l o wp r o c e s s a c t i v i t y ) ：工作流定义中最重要的实体， 代表一项任务的具体执行。一个工作流过程由一个或多个工作流活动组成， 其中每个活动都包含整个过程的一个逻辑的、自包含的工作单元，是由一组 资源共同完成的工作与( 或) 应用的集合。一个活动可能是最小的独立单元， 也可能是一个子流程。 转移信息( t r a n s i t i o ni n f o r m a t i o n ) ：活动间通过流程控制信息( 转移信息) 进行关联，实现活动( 任务) 流。每个转移包含前驱活动、后继活动和转移 条件三个基本属性。 工作流参与者定义( w o r k f l o wp a r t i c i p a n ts p e c i f i c a t i o n ) ：描述过程定义中各 个活动的执行者( 组织模型) 或所需的资源( 资源模型) 。 工作流应用程序声明( w o r k f l o w a p p l i c a t i o nd e c l a r a t i o n ) ：描述工作流服务需 要调用的i t 应用程序或接口。这些程序或接口的相关参数在活动中被定义， 在工作流执行过程中被激活。 工作流相关数据( w o r k f l o wr e l e v a n td a t a ) ：定义在过程运行期间每个过程 实例都需要创建和使用的数据。活动或过程在执行时必须得到这些数据，这 些数据也可以在活动间传递持久信息或中间结果。 工作流过程定义元模型仅是归约出了元素类型的基本集合，这些元素只适合 一些基本的简单过程定义。论文将在第三章将其与应急预案相结合，并融合组织 第_ 章国内外研究现状 模型的概念，形成应急预案工作流参考模型，以指导应急预案工作流建模。 2 2 跨组织工作流管理系统 2 2 1 跨组织工作流的提出 传统的工作流管理系统关注于企业内部的工作流程。随着i n t e m e t 应用的日 益普及，现代企业信息系统的异构性( h e t e r o g e n e o u s ) 、自治性( a u t o n o m o u s ) 、 分布性( d i s t r i b u t e ) 的特征越来越显著，相应的企业信息资源分布在异构计算机 环境中，信息资源间连接表现出松散耦合的特征。由此，一种新的组织形式一虚 拟组织( v i r t u a lo r g a n i z a t i o n ) 应运而生。虚拟组织又称虚拟企业、动态联盟， 指在网络基础上通过信息、资源共享，组合具有不同资源优势的企业共同协作， 谋求实现利益最大化1 埔j 。为了利用工作流管理系统支持虚拟组织内部企业之间业 务过程的集成和互操作，消除企业之间的业务过程因为信息载体或信息表示方式 的不同而引起的停顿，企业之间的工作流管理系统需要集成和互操作，由此衍生 出了跨组织工作流管理系统。跨组织工作流( i n t e r o r g a n i z a t i o n a lw o r k f l o w ) 指跨 越组织边界的工作流1 1 7 j 。它采用一组分布在不同节点、分属于不同组织的独立工 作流引擎通过协调多个参与者、组织的活动和计算机应用程序来协同完成整个工 作流任务。每个工作流管理系统完成其中部分过程的执行，不同工作流管理系统 间通过可靠的通信机制实现协作。跨组织工作流管理系统是多个单一工作流管理 系统的集成，是集成系统的集成( s y s t e mo f s y s t e m s ) 。 2 2 2 集成系统的集成 集成系统的集成( s y s t e mo f s y s t e m s ) 相对来说是一个比较新的词汇，它最 早被应用于政府、军事项目来解决多层次、多领域中多源、异构、分布系统的网 络集成问题。目前对于s y s t e mo fs y s t e m s 没有统一的定义，结合本文的研究内 容，论文采用s h e n h a r 【1 8 j 的定义：集成系统集成是大范围分布系统的集合或系统 的网络，这些系统协同工作达到共同的目的。研究s y s t e mo f s y s t e m s 首先需要解 决的就是系统间的互操作( i n t e r o p e r a b i l i t y ) 问题。互操作指两个或两个以上的 系统交换信息和使用这些所交换的信息的能力【l9 1 。目前许多学者或机构对系统的 互操作进行了研究，并提出了相应的模型，如n m i 模型1 2 0 1 、l i s i 模型1 2 、o i m 模型【2 i j 、l c i 模型【2 2 】以及s o s i t 2 3 1 模型，这些模型为解决系统间的互操作提供了 重要的参考。 本文所提到的应急联动系统是一个典型的s y s t e mo f s y s t e m s ，为达到对突发 第_ 章国内外研究现状 公共事件快速、高效处置，通过组合已有分布、异构应急信息系统，实现信息、 资源共享及协同工作。如何实现已有应急信息系统间的互操作是本文需要解决的 问题之一。 2 2 3 跨组织工作流协同与互操作 跨组织工作流管理系统首要需要解决的是如何实现分布、异构工作流管理系 统间集成与互操作问题。工作流参考模型的接口四| 1 4 ，2 4 1 在抽象层次上定义了不 同工作流管理系统间互操作的规范以及四种互操作模型，为不同工作流管理系统 间的互联提供了基础和保障，但接口四只是技术上的标准，并未涉及工作流互连 的语义和实质。 2 2 3 1 跨组织工作流互操作调用语义 论文1 2 5 】对跨组织工作流系统间互操作调用语义进行了详细的分析。工作流管 理系统间的协同和互操作要求各工作流管理系统支持灵活的“请求一响应”模式。 某些请求需要工作流管理系统进行快速响应，此时这两个工作流管理系统的工作 流引擎之间就要采用同步交互方式，即调用的子流程结束后，主流程才能继续进 行；而对于某些工作流引擎发出的请求，无需对方返回执行结果，则此时可以采 用异步交互方式，即主流程不用等待子流程运行结果。另外，在某些要求确保可 靠执行的情况下，即使工作流管理系统无需对方返回结果，也要求对方工作流管 理系统返回一个执行完毕的确认信息，这实际上是用同步交互方式完成一个异步 需求。 工作流管理系统之间“请求一响应”模式可以用调用语义来描述。与返回结 果有关的调用语义定义了是否返回调用结果，或是否要求确认请求的执行情况。 与通信有关的调用语义定义了调用是采用同步通信还是异步通信。采用同步通信 时，客户程序在发出请求后被挂起，直到请求被服务器处理完毕才能进行后续的 处理；而采用异步通信的客户程序在发出请求后无需等待，即可进行其他工作， 如需要服务器返回执行结果，则在进行其他工作的同时期待着接收到请求结果。 设c 表示与通信方式有关的调用语义的集合，r 表示与返回结果有关的调用 语义的集合，则c 与r 的笛卡尔积c r 表示使用上述两类调用语义的集合。 根据上面的分析： c = s y n c h r o n o u s ，a s y n c h r o n o u s ) l p ( r e s u l t ，n o - r e s u l t ，a c k ) 其中a c k 表示要求返回确认信息。由于在服务器既不返回执行结果也不返 回确认信息的情形下，客户程序的等待将造成死锁，因此本文禁止( s y n c h r o n o u s ， 第_ 章国内外研究现状 n o r e s u l t ) 调用语义。所以最终有效的调用语义集合为： ( s y n c h r o n o u s ，r e s u l t ) ， ( s y n c h r o n o u s ，a c k ) ，( a s y n c h r o n o u s ，r e s u l t ) ，( a s y n c h r o n o u s ，n o r e s u l t ) ，( a s y n c h r o n o u s ，a c k ) ) ，这个集合可以用一个表达式表示如下： c r 一 ( s y n c h r o n o u s ，n o - r e s u l t ) )公式( 2 1 ) 2 2 3 2 传统跨组织工作流协同方式 传统的跨组织工作流管理系统间进行协同的方式主要包括分布工作流模型 联盟( d i s t r i b u t i o nw o r k f l o wm o d e lf e d e r a t i o n ) 和分布共享工作流( d i s t r i b u t e ds h a r e d w o r k f l o w ) 两种【2 6 , 2 7 1 。 分布工作流模型联盟 在分布工作流模型联盟方式下，各个子工作流模型分别建立，并可由异类工 作流引擎管理，当两个工作流管理系统进行交互时，由交互双方协商解决。模型 中每个工作流管理系统都是功能独立的节点，采用全分布式结构。如图2 3 所示。 此种方式得到的分布式工作流模型一致性较差。 伊 、瓠 兮 办 乡 一一 褂 飞 篇j 否 渺 图2 - 4 分布工作流模型联盟 分布共享工作流 分布共享工作流的基本思想是由建模工具建立完整的工作流定义后，由主控 工作流引擎对其进行合理分割，将分割后的各个部分传递给各工作流引擎具体执 行。流程的初始化均需要从主控工作流引擎发起，如图2 5 所示。清华大学国家 c i m s 工程技术研究中心的c i m f i o w 系统1 2 剐即根据此种方式实现。此种方式要 求主控工作流引擎有复杂的模型分解机制和分层控制结构，实现较为复杂。同时 第章国内外研究现状 由于要求所有上作流引擎必须都能解释同一种流程定义标准，对引擎的异构性具 有一定的限制。 图2 5 分布共享工作流 本文第四章将结合预案工作流的特点，讨论基于w e b s e r v i c e 技术实现的分 层工作流协同框架，利用此框架能够更方便的实现分布、异构、独立的跨组织工 作流管理系统间的协同与互操作。 2 3 本章小结 本章力求使读者对工作流、工作流管理系统特别是跨组织工作流管理系统有 清晰的了解。本章首先阐述了工作流的起源及发展，并结合前人对工作流的经典 定义，给出了工作流形式化定义；其次对工作流管理系统及工作流管理系统的一 般体系结构进行概述；然后对工作流联盟提出的工作流参考模型及过程定义元模 型进行了较为详细的论述。由于应急联动系统和应急信息平台本质上是跨组织工 作流管理系统，是对已有的集成系统的集成。因此本章的2 2 节对跨组织工作流 管理系统的研究现状进行了讨论，重点介绍了集成系统集成的互操作模型以及跨 组织工作流互操作调用语义并对现有的协同实现方式进行了分析和介绍。 第三章应急预案r t ：作流参考模型 第三章应急预案工作流参考模型 应急预案工作流模型即应急预案工作流过程模型，是应急预案工作流过程定 义的基础。本章将结合对应急预案及工作流技术的研究以及工作流管理系统中的 相关概念，提出应急预案工作流参考模型，描述如何将应急预案中的处置流程同 具体工作流相结合，指导应急预案工作流模型定义。同时以应急预案工作流参考 模型为指导定义预案流程存储模型，用以应急预案流程的数字化存储。 3 1 应急预案工作流参考模型 关于工作流模型中基本实体属性及相互间的关系，w f m c 的工作流过程定义 元模型( w o r k f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o nm e t am o d e l ) i i s 给出了详细的描述。本文所 提到的预案工作流参考模型以应急预案领域词汇与工作流相关概念以及组织模 型2 9 1 的研究为基础。描述术语间的逻辑关系，并重点描述预案工作流的跨管理域、 跨组织特性，以指导具体预案工作流的定义。 第三章应急预案t 作流参考模犁 e m 日g e r q r e s p o 惜er a n 一 二二_ 二二二二二= 二二二= 1 图3 一l 预案工作流参考模型 预案工作流参考模型如图3 1 所示，预案从最初制定的文本预案到经过分析、 提炼后形成的计算机可理解的预案工作流定义到为应对某具体突发公共事件的 执行而生成预案工作流实例，经过了不同的状态转换，涉及到一系列相关属性、 概念和关系，图3 1 使用u m l 中的类图来精确描述这些实体、概念间的关系。 突发公共事件( i e v e n t ) ：指突然发生，造成或者可能造成重大人员伤亡、 财产损失、生态环境破坏和严重社会危害，危及公共安全的紧急事件口。 一起突发公共事件处置对应多个工作流实例( 组织内部处置流程) ，而 每个工作流实例由不同的组织管理、参与。由此可见，突发公共事件处 置是跨组织、跨管理域的事件处置流程。 夺应急预案( e m e r g e n c yr e s p o n s ep l a n ) ：指为应对突发公共事件发生，而 事先编制的标准化、科学的处置措施。每个应急预案对应一个工作流定 义。 夺工作流定义( w o r k f l o w ) ：即预案工作流过程定义，是对预案科学、标 准化处置流程的数字化表示。由一系列的任务组成，各个任务间通过不 同的顺序、方式组合在一起，形成对应某个具体预案的处置流程。 第三章应急预案t 作流参考模犁 夺工作流实例( w o r k f l o wi n s t a n c e ) ：指具体应对某项突发公共事件处置的 具体流程，由一系列按照不同规则、顺序组合的活动组成。 夺任务( t a s k ) ：为应对某事件而必须做的工作。工作项对应具体的工作， 而任务则是抽象的、在工作流定义阶段的概念。任务间的自反关系 ( f l o wr e l a t i o n ) 指任务间的因果依赖，利用f l o wr e l a t i o n 来建模顺序、 条件、并行、迭代等各种路由控制。 夺工作项( w o r ki t e m ) ：为应对某特定事件而执行的任务成为工作项。一 个工作项仅与唯一的任务相关联，同时一个工作项仅与唯一的案例相关 联。 案例( c a s e ) ：某些事情的发生，在此处则指从组织内部角度看到的突 发公共事件。而与c a s e 不同，i e v e n t 为从全局角度出发获得的突发公共 事件。对应一个c a s e 的处置可能需要多个工作项和活动的参与，因此 c a s e 同工作项与活动间为一对多的关系。 活动( a c t i v i t y ) ：被执行的工作项称为活动，是给定事件的任务的实例 化，对应任务的具体执行。活动同工作项相关联，当某个行为主体执行 某个c a s e 时，工作项变为活动。但为避免活动对于工作项的依赖，本 文并没有在图中表示活动和工作项间的直接关联。 夺行为主体( a g e n t ) ：引自a b co n t o l o g y l 3 1 l 中的概念，指能够按照自己 的意愿和世界变化行动的人或事物。此处是对突发公共事件参与者的刻 画，指参与突发公共事件处置的人或具体应用。 角色( r o l e ) ：用以指定任务到a g e n t 的映射。通常，角色用来将工作流 过程定义从具体a g e n t 中分离出来。角色类被用来指定任务和行为主体 间的映射。通过角色，我们能够避免将任务分给具体的a g e n t ，而是分 配给具有某个角色的a g e n t 或者某个组织或组织内的部门。例如：“将 任务分派给值班主任执行”而不是“将任务分派给张三( 值班主任) 执 行”，避免因为职位调动导致工作流定义失效。角色间还能够进行组合， 角色的自反关系( i s a ) 表示了这种关系，一个角色可能是其他角色的子 类或父类，当角色a 是角色b 的子类时，具有角色a 的a g e n t 同样能 够执行分派到角色b 的任务即子类角色“优先于”父类角色，意为子类 能够执行父类所有的任务。角色也同工作流内部的权限控制密切相关， 但此部分不是论文的重点，请参考r b a c ( r o l e b a s e d a c c e s sc o n t r 0 1 ) 3 2 , 3 3 1 相关论文。 资源( r e s o u r c e ) ：指完成任务所需要的设备等，一个工作项只有获得所 需要的资源后才能被执行。不同角色具有不同的资源。 第三章廊急预案t 作流参考模犁 组织( o r g a n i z a t i o n ) ：对参与突发公共事件处置组织的刻画，描述某个 突发公共事件处置的具体组织，一个组织包含多个部门。 令部门( d e p a r t m e n t ) ：对参与突发公共事件处置部门的刻画，一个部门可 能包含一个或多个子部门。 此应急预案工作流参考模型详细描述了文本预案( e m e r g e n c yr e s p o n s e p l a n ) 、预案工作流定义(