（计算机系统结构专业论文）工作流管理系统的研究与开发.pdf

皇王型垫查兰堡主兰壁堡奎塑薹。 摘要 工作流管理系统是近年来在计算机应用领域发展最为迅速的技术 之一( 工作流技术的主要特点是：过程的自动化处理，这些过程包含 以人和以机器为基础的活动相结合，特别是对那些与i t 应用程序、工 具交互的过程，进行自动化处理。虽然，工作流技术广泛应用于办公 环境中，例如保险、银行、法院和行政管理等。然而工作流技术也可 以应用于一些类型的工业和开发制造业。卜7 ， 许多软件开发商都有自己的工作流产品，并且不断有新的工作流 产品走入市场。用户的要求以及市场竞争的作用，使得每个开发商只 关注产品的特殊功能。随着网络应用的普及，各事业组织间的联系越 来越紧密。而由于各自采用了不同的工作流产品造成了彼此不能协调 工作的矛盾日显突出。工作流管理联盟( w f m c ) 是由一些公司联合 到一起成立的组织。专门从事以上问题的研究，并制定相应的规范。 目前，业界普遍认为，所有的工作流产品都有一些相同的特性，这样 对各种功能使用公共的标准，就可以实现不同产品间的协同工作。 本文就是结合以上背景，同时也是中兴通讯股份公司大力开发自 己的工作流产品z x f l o w 的情况下，为了推动工作流技术的发展，进 而开发一个有相当的应用前景的工作流平台，进行的模型分析以及需 求开发。全文首先介绍了工作流技术涉及的概念和主要组织一一工作 流管理联盟( w f m c ) 。然后由全面分析了工作流产品的共性，并按模 块化的方式集中展示了一个通用的工作流管理系统模型。 然后，结合自己研究的成果，参考市场上已有的工作流产品。提 出了一个新的工作流产品z x f i o w 的开发需求。文中详尽的阐述了产 品的功能、界面、外部接口、属性等方面的需求。需求主要特点在于： 面向研究和开发，着重于与其它工作流产品的协同工作，对不利于产 品通用性的功能作了一定的保留。在此基础上，又对其中的主要接口 之一，过程定义交换接i z l 进行了详细设计，并给出了定义和使用样例。 电子科技大学硕士学位论文摘要 最后，介绍了在z x f l o w 平台或其它同类工作流平台基础上进行 的应用开发工作，例举三种主要的应用模式。论述了办理客户端和应 用程序的开发。 关键字：工作流，工作流管理系统，接口，过程定义 i i 皇! 型堇奎兰堡主兰垡堡苎垒! ! 型 a b s t r a c t w o r k f l o wm a n a g e m e n ti s af a s t e v o l v i n gt e c h n o l o g y ，w h i c h i 5 i n c r e a s i n g l yb e i n ge x p l o i t e db yb u s i n e s s e s i t sp r i m a r yc h a r a c t e r i s t i cis t 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 s o fh u m a na n di t a p p l i c a t i o n s a l t h o u g h i t sm o s t p r e v a l e n t u s ei sw i t h i nt h eo f f i c e e n v i r o n m e n ti ns t a f fi n t e n s i v eo p e r a t i o n ss u c ha si n s u r a n c e ，b a n k i n g ， l e g a la n dg e n e r a la d m i n i s t r a t i o n ，e t c ，i ti s a l s oa p p l i c a b l et os o m ec l a s s e s o fi n d u s t r i a la n dm a n u f a c t u r i n ga p p l i c a t i o n s m a n ys o f t w a r ev e n d o rh a v ed e v e l o p e d t h e i rw f m p r o d u c t ，a n dm o r e n e ww f mp r o d u c ta r e d e v e l o p e dc o n t i n u o u s l y b e c a u s e o fu s e r s r e q u i r y a sw e l la sm a r k e t c o m p e t i t i o n ，e v e r y v e n d o r o n l y f o c u so n e x c l u s i v ef u n c t i o n o fi t s p r o d u c t w i t hp o p u l a r i z i n g o fi n t e r n e t ，m o r e c o n n e c t i o na r eb u i l t a m o n g a l lk i n d so f o r g a n i z a t i o n r e s u l t i nt h e c o n f l i c to fd i f f e r e n tw f m p r u o d u c t sa d o p t e db yt h e ma r em o r ea n dm o r e s e r i o u s 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 ) i sa nu n i o nw h i c h r e p r e s e n t s o m ew f m r e l a t e d c o m p a n i e s a n d o r g a n i z a t i o n w f m c c o n c e n t r a t eo nr e s e a r c hw o r k f l o w t e c h n o l o g ya n dm a k i n gs t a n d a r d n o w a l m o s ta l lv e n d o r sa n dr e s e a r c h e ra g r e e do nt h a ta l lw f m p r o d u c t sh a v e s o m ec o m m o np r o p e r t i e s i fe n a b l ea l lm a i nf u n c t i o nt o c o m p l yw i t h c o m m o ns t a n d a r d t h e nd i f f e r e n tw f m p r o d u c t sc a nb ec o m p a t i b l e i nt h a t b a c k g r o u n d ，t h ez t ec o ；l t d a t t a c h g r e a ti m p o r t a n c e t o d e v e l o pi t s e l f sw f mp r o d u c t f o rp r o m o t i n gt h ew f m t e c h n o l o g y ，a n d r e a l i z i n gab e t t e rw f l v l sp l a t f o r m ，t h i st h e s i si sg e n e r a t e d i t sm a i nw o r k s i n v o l v em o d e l a n a l y z i n g a n ds o f t w a r e r e q u i r e m e n t f i r s t l y , t h e t h e s i s i n t r o d u c et h ef o u n d a m e n t a lc o n c e p t i o na n di m p o r t a n to r g a n i z a t i o n 一一 w f m c s e c o n d l y ，o n t h eb a s eo f a n a l y z i n g t h ec o m m o np r o p e r t i e s o f w f m p r o d u c t s ，e x p l a i na n dd e s c r i b eag e n e r a lw f m sm o d e lc l e a r l y i ns u c c e s s i o n ，a c c o r d i n gt o m ya c h i e v e m e n ti ns t u d y i n gw o r k f l o w a n dr e s e a r c h e x i s t i n gw f mp r o d u c t s ，ip r o v i d eac o m p e l e t e ds o f t w a r e u l 电子科技大学硕士学位论文 a b t r a c t r e q u i r e m e n t o fn e ww f mp r o d u c t w h i c hi n c l u d et h e f u n c t i o n ，u s e r i n t e r f a c e ，e x t e r n a li n t e r f a c e ，r e l a t e d s o f t w a r ea t t r i b u t e ，e t c t h e s p e c i a l t y o ft h e r e q u i r e m e n t l i e si n ：i no r d e rt h a tr e s e a r c ha n d d e v e l o p w f m s ，e m p h a s i z e t h e c o o p e r a t i n g w i t ho t h e rw f m s r e s e r v e ds o m e f u n c t i o na n di n t e r f a c ef o ru n i v e r s a la p p l i c a t i o n ，b a s e do ni t ，w ed e s i g nt h e p r o c e s sd e f i n i t i o ni n t e r c h a n g e ( i n t e r f a c e l ) ，a n dp r o v i d et h ee x a m p l ea b o u t d e f t d ea n du s e a tl a s t ，w ed i s c u s s e ds o m ea p p l i c a t i o n sb a s e do nz x f l o w o ro t h e r w f m s p l a t f o r m t h r e et y p i c a lw o r k f l o wa p p l i c a t i o na r c h i t e c l u r ew i l lb e i n t r o d u c e d t h ed e v e l o p m e n to fc l i e n ta n da p p l i c a t i o ni sa l s oi n t r o d u c e d k e yw o r d ：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 ，i n t e r f a c e ，p r o c e s s d e f i n i t i o n 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己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：翌迄! 呈日期：z 讲年一月彤日 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： 星塾塑导师签名： 日期：魁 一圣年 皇王壁垫查堂堡主堂垡堡塞塑二至丝笙 第一章绪论 1 1 引言 工作流是从英文单词w o r l d l o w 翻译而来的，它起源于生产组织和办公自动 化领域。无论在国内还是国外，工作流技术作为一个新的研究方向，已经越来越 多的受到人们的关注。它的产生和由来与飞速发展的信息技术和管理科学是密不 可分的，早在7 0 年代末，办公自动化和任务批处理的发展使人们开始认识到工 作任务或业务流程之间的联系，提出了工作流的概念，但相关的技术还不成熟， 真正的工作流管理系统还没有出现。 8 0 年代中期，f i l e n e t 、v i e w s t a r 和i b m 等公司率先开拓了工作流产品市场， 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，形成了一种全瑶支持某些业务流程的集成化的软件( 包) ， 这种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好 的方法。这便是早期的工作流管理系统。到了9 0 年代，工作流技术一直是企业 界和学术界关注的热点领域。1 9 9 3 年，由国际著名的公司、研究机构、高等院 校成立了工作流管理联盟( w c 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 ) ，该联盟是 一个非盈利性组织，致力于工作流的标准化的工作。该联盟的主要成员有美国的 m i c r o s o f t 、d e c 、o r a c l e ，日本的f u j i s t u 、h i t a c h i ，德国的s i m e n s ，英国的 i c l 、c s i 等。目前联盟己经制定出了工作流参考模型，工作流过程定义读写接 口，工作流客户应用a p i 等接口规范。在w f m c 的推动下，许多著名的公司和研 究机构都在积极地开展关于工作流技术的研究，不断的把先进技术和研究成果应 用于产品开发中，促进了工作流的应用和发展。 近几年，对工作流的技术研究及相关产品的开发进入了更为繁荣的阶段，随 着计算机技术和网络技术的进一步发展，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 理系统之中。同时，伴随着市场竞争的加剧，企业对提高生产效率、缩短生产周 期等的强烈要求，使得工作流管理成为企业界和研究领域的热门话题，而b p r 和 e r p 的应用更是促进了工作流的发展。在世界范围内，特别是欧美等发达国家， 涌现出了大量开展工作流研究的公司和组织，而功能各异的工作流管理产品更是 皇王型垫查兰堡主堂焦笙壅 整二童堑堕 层出不穷。工作流管理不仅可以广泛应用于医院、保险、银行以及行政机关等办 公自动化领域，而且也同样适用于软件开发过程管理以及工业界和制造领域。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 日益受到学术界和企业界的重视。 1 2 工作流的概念 工作流的概念是为提高效率的研究而产生的，不同的研究机构和研究者从不 同角度给出了相关的定义。 工作流管理联盟( w f m c ) 将工作流定义为：全部或部分，由计算机支持或 自动处理的业务过程。在此过程中，文档、信息或者任务按照一定的过程规则流 转，实现组织成员间的协调工作以期达到整体的商务目标。 g e o r g s k o p o u l a s 给出的定义是：工作流是将一组任务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。每个任务可以由一个或多 个软件系统完成，也可以由一个或一组人完成，还可以是由个或多个人与软件 系统协作完成。任务的触发顺序和触发条件用来定义并实现任务的触发、任务的 同步和信息流( 数据流) 的传递。 p e o p l e s o f l 公司给出的定义是：工作流是一个用来实施经营过程的机制。 i b m a 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的应用程序。 在国内，较为权威的工作流定义为：工作流是一种反应业务流程的计算机化 的模型，它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。 虽然不同组织或个人给出的定义不同，但本质上差别并不大。一个工作流包 括一组活动及它们之间的联结关系，还包括过程、任务的启动和终止条件，以及 对每卜活动的详细描述，如活动的执行者相关的应用程序，需要和产生的数据等。 工作流所要解决的问题是：使工作流在多个参与者之间按照某种预定义的规则传 递文档、信息，使任务的过程自动进行，从而实现某个预期的业务目标，或者是 皇王型垫盔兰堕主兰垡笙兰 苎二主堕堕 促使此目标的实现。我们可以把它理解为定义了相互关系的任务序列，它是实际 工作流程的抽象化表示。 1 3 工作流管理系统的概念 w f m c 给出的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 作流实例的执行。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。由于信息技术的发展和日趋激烈的商业竞争，人们不再满足于独立、零散的 办公自动化和计算机应用，而是需要综合的、集成化的解决方案。作为一种对常 规性事务进行管理、集成的技术，w f m s 的出现是必然的。它可以改进和优化业 务流程，提高业务工作效率；实现更好的业务过程控制，提高顾客服务质量；提 高业务流程的柔性等。 通常，工作流管理系统指运行在一个或多个称为工作流机的软件上的用于定 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。从软件工程角度来分析，这类软件的开发有很大的重复性，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) 、 管理部分和其他公共部分抽象出来，形成种软件开发平台，用户只需要将它们 的控制流程描述出来，该平台软件就可对它们的控制流程进行自动执行和有效地 管理，而不需要对每次不同的应用重复地开发。 1 3 i 工作流管理系统的分类 目前已有上百种声称具有工作流管理功能的商品化软件或原型系统。为了对 这些系统的功能、特点等有清晰的认识，可以根据工作流流程本身的特点、系统 建模的方式、所使用的底层支撑技术、以及工作流流程的执行方式等的不同而对 它们进行相应的分类如下： ( 1 ) 根据工作流流程本身的特点可以分为： 结构化工作流：结构化工作流是在实际工作流程中会反复重复、严格按照某 个固定的步骤进行的业务流程。定义此种工作流所需要的各种类型的信息可 以通过对业务流程进行详细的分析而得到，从而得到完整的流程定义并在以 皇王型垫奎堂堡主堂竺堡茎蔓二童丝堡 后的应用流程中反复使用。大量的办公程序，如公文处理、审批等都属此类。 即席工作流：即席工作流则是针对那些重复性不是很强或没有重复性的工作 流程的，关于这类流程执行所需的有关参数( 如参与者等) 事先无法确定，而 必须推迟到流程实例运行时才能确定，同时在执行流程中间还可能会发生一 些意外的情况。这种动态多变的特点在提供更高灵活性的同时，也为流程的 建模与执行带来更多的复杂性。 ( 2 ) 根据系统建模的方式可以分为： 面向文档的工作流：面向文档的工作流的侧重点在于将电子形式的文档、图 像等在有关的人员之间进行分发，以便能够得到不同人的处理与审阅。现有 的文档管理与映像管理系统均属此类。 面向流程的工作流：在面向流程的工作流中，工作流被描述成一序列执行环 节。与各环节相应都有待处理的数据对象。各环节的数据对象可以按不同的 方式分发到其他环节中去。如可以将数据对象的值作为控制条件、或者依此 数据对象组装成其他的数据对象等。高端的w f m s 一般都属此类系统。 ( 3 ) 根据所使用的底层实现技术可以分为： 基于邮件的工作流：基于邮件的工作流使用电子邮件来完成流程实例执行流 程中消息的传递、数据的分发与事件的通知。低端的系统所使用的经常就是 此种方法。它可以充分发挥电子邮件系统在广域环境下的数据分发功能，但 整个系统将运行于一种松散耦合的模式下。 基于数据库的工作流：在基于数据库的工作流中，所有的数据都保存在某种 类型的d b m s 中，流程的执行实际上就是对这些数据的查询与处理。高端的 大规模系统所使用的一般都是此种方法。 基于流程的工作流：这种工作流以流程为中心，一般建立在数据库之上，有 自己专用的通信机制并且提供了同外部进行交互的接口。 ( 4 ) 根据工作流流程的执行方式可以分为： 任务推动的工作流：前者指的是从流程的开始逐步地一个环节一个环节的执 行，当某个行为实例被处理完之后，后续的有关行为将被创建并被激活，由 此直至整个工作流程的完成。这是目前太多数面向流程的w f m s 所使用的执 行方式。 4 电子科技大学硕士学位论文第一章绪论 目标拉动的工作流：在目标拉动的w f m s 中，一个业务流程被看成是一个目 标。流程实例执行时，该目标将被分解得到多个相互之间按一定约束条件的 关联起来的可执行的多个环节，其中各环节还可以当成是子目标而进一步进 行分解。在各环节均执行完毕之后，整个流程也就完成了。目标拉动是一种 全新的执行方式，下一代的w f m s 将具有此特征。应该说明的是：上述分类 只是从不同的角度入手的。一般来说，后面那些特点将给w f m s 带来更好的 灵活性，同时也将成为那些能够支持跨机构的大规模复杂工作流管理、面向 关键任务的w t m s 不可缺少的特征。 ( 5 ) 根据所实现的业务流程可以分为： 管理型工作流：在这类工作流中行为可以预定义有一套简单的任务协调规 则，例如。大学里的课程选修，完成论文后的学位申请等。 设定型工作流：与管理型工作流相似，但一般用来处理异常或发生机会比较 小的情况，有时甚至是只出现一次的情况，这与参与的用户有关。 协作型工作流：参与者和协作的次数较多。在一个步骤上可能反复发生几次 直到得到某种结果，甚至可能返回到前一阶段。 生产型工作流：实现重要的业务流程的工作流，特别是与业务组织的功能直 接相关的工作流。与管理型工作流相比，生产型工作流一般应用在大规模、 复杂的和异构的环境下，整个流程会涉及许多人和不同的组织。 ( 6 ) 根据不同工作流系统所采用的任务项传递机制可以分为： 基于文件的工作流：基于文件的工作流系统以共享文件的方式来完成任务项 传递。这种类型产品开发得最早、发展最成熟、其产品品种较多。 基于消息的工作流：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。这种类型的产品一般都提供与一种或多种电子邮件系统的集成接 口。 基于w e b 的工作流：基于w e b 的工作流系统通过w w w 来实现任务的协作。这 一类产品起步较晚( 在9 5 年以后) ，但是发展迅速，其市场前景十分看好。 许多供应商纷纷改进原有产品或开发新产品以增加对w e b 的支持。代表产品 有u l t i m u s 公司的u l t i m u s 等。 基于群件与套件的工作流：群件与套件系统虽然这一类产品与上面介绍的三 皇王型垫奎堂堕主堂些堡茎一 篁二兰丝堡 种产品在任务传递方式上有很大程度的重叠，但是在这里却有必要把它们单 独划分成一类，因为这一类产品都需要依赖于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，它们本身 就构成了一个完整的应用开发环境。 1 3 2 工作流技术的发展方向 1 3 2 1 当前工作流管理系统存在的不足 虽然经过供应商和研究者努力，工作流技术取得了很大的发展，但从工作 流系统的实际应用来看，它离人们期待的水平还差许多。其中，主要在以下几个 方面存在不足。 ( 1 ) 缺乏互操作性：在工作流管理系统开发的早期，由于缺少统一的标准， 大多数工作流产品之间互不兼容。后来工作流管理联盟虽然提出了一套工作流管 理系统的标准，但要实现工作流之间无缝的互操作，还需要开展相当多的工作。 ( 2 ) 并发访问和出现错误时缺乏正确和可靠的支持：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，必须进行并发控制，防止出现“脏数据”等现象。 另外，当工作流非正常中断时，如何恢复数据的一致性也是需要解决的问题。 ( 3 ) 性能问题：大多数工作流产品无法满足企业每天处理上万个、甚至每小 时处理几千个业务的需求。 ( 4 ) 缺乏对工作流进行分析、仿真和纠错的工具。 1 3 2 2 工作流管理领域研究的热点 虽然由于技术和价格等因索，导致了工作流管理系统在企业中的应用还不 是很广泛，但人们对工作流技术的关注却日益增多。目前，工作流管理领域的研 究热点主要集中于： 1 工作流过程建模：包括工作流过程模型和过程描述语言方面的研究。前 者是对业务流程的计算化描述，概括了实现流程所需的各种必要信息：如流程开 始和结束条件、组成该过程的各个步骤、步骤间的信息传递规则以及所需调用的 应用工具等等。模型一般通过文本圆形化的过程描述语言来表现。目前、已提出 了许多具体的模型和描述语言，有待进一步的统一，w f l v i c 在规范化方面起了很 6 皇三整垫查堂堕主兰垡笙茎蔓二里丝笙 大的作用。此外，基于各种形式化工具，对工作流模型性能进行分析和评价，也 是建模过程今极为关键的一环。 2 基于w e b 的工作流；随着洲的迅猛发展和普及，许多w f m s 产品开 始支持各种各样基于w e b 的应用。支持w e b 的优势不仅在于不需要安装特定的 客户端软件。而且便于系统资源的统一管理。目前的产品还仅限于允许在浏览器 中初始化和控制工作流。随着将来更多技术的支持、在i n t e r n e t 上包含多个w e b 工作流服务器的跨企业的工作流系统必将成为现实。 3 工作流管理中的移动计算：目前w f m s 的体系结构大都集中于c l i e n t s e r v e r 模式、客户与服务器间的实时连接、频繁交互势必造成网络拥塞和资源瓶 颈。支持移动计算的分布环境就在这种背景下提出：移动客户只需周期性地与工 作流服务器建立连接。接受工作任务或提交工作结果，从而减轻系统和网络的负 荷，极大地提高远程办公的效率。多a g e m 、移动a g e n t 技术为工作流管理的移 动计算提供了强有力的支持。 4 分布式工作流：工作流管理系统从支持单个工作组环境开始、现在逐步 提高到企业级的功能需求。这样，单个工作流程就要允许跨越广城网上的多个服 务器和客户端，通过并行计算、资源共享、分布操作使可扩展性、可管理性得以 充分体现。然而，随之而来的是需考虑分布式系统的安全性和可互操作性。 5 工作流互操作：互操作的研究主要包括两方面：工作流模型的互操作和 工作流系统的互操作。微观层的模型互操作包括研究单个模型内或多个模型间的 活动可互操作性、以及如何检测、分析产生的冲突，并提供可行的解决方案；宏 观层的系统互操作则包括系统内部协议定义、程序接口、数据共享的可互操作， 以及工作流系统如何嵌入到其他业务系统今或如何实现与其他异构系统的连接。 工作流互操作是工作流管理技术目前研究中的一大难点。 6 工作流事务管理：事务管理是数据库技术的一个重要概念。每个事务具 有a c i d 特性，即原子性( a t o m i c i t y ) 、一致性( c o n s i s t e n c y ) 、独立性( i s o l a t i o n ) 和 持续性( d u r a b i l i t y ) 。事务文易管理充分保证了数据操作、数据存储、系统管理的 正确性、可靠性和可管理性。目前高级事务模型已在各个领域得以应用。但现有 的工作流产品还不能显示地得以支持。 7 皇王型堇查堂婴主堂垡垒壅 墨二皇箜笙 1 4 课题来源和意义 工作流管理系统作为一种业务过程自动化处理软件，其应用已经越来越广 泛，许多业务流程，如公文处理、论文、报告及书籍的撰写、项目的申请、贷款 的申请、联机销售或购物、旅游产品的预订、软件项目开发、资源调度等等都可 以当成工作流加以处理。除了在上述办公、科研、商业、娱乐等领域的应用外， 在工业制造行业如c i m s 等领域中也涉及到大量的工作流管理问题，如产品图纸 的设计流程、产品的生产流程等，都是工作流应用的典型例子。 中兴通讯作为一家大型的国有股份企业，其内部的资源调度、重大软件和工 程项目的开发都需要一个好的工作流管理平台帮助实施。同时，它为政府和客户 开发电子政务、办公自动化、项目管理等系统时往往也是基于一个公共的工作流 开发平台来完成。以往，这样的系统都是从其他公司购买，如i b m 、东兰等。使 用这些系统不仅投资巨大，而且由于这些平台还有很多不完善的地方，应用起来 不是很方便，在上面开发自己的应用极其复杂困难。为了改变这一现状，同时也 能促进我国在工作流技术方面的发展。公司决定开发一套自己的工作流平台 z x f l o w 。 本文即来自于该系统的前期开发阶段。全文对工作流关键技术模型进行了认 真仔细的研究，并提出了一个完整工作流平台的开发框架结构，并对其中的过程 定义转换接口进行了详细设计。为系统的实现打下了坚实的基础。目前，该系统 已经基本开发成功，并初步应用于中兴企业内部资源的整合以及相关项目的管 理，产生了相当可观的效益。 本文的目标是，在完整分析工作流技术和产品结构的基础上，面向开发和研 究人员，设计并提出一个工作流平台的实现需求方案，并在该基础上完成对过程 定义转换接口的设计。 1 5 本文章节安排 本文共分为八章，具体内容组织如下： 第一章绪论 给出了工作流相关的概念，当前的发展。并阐明了课题的来源和目的意义。 第二章工作流管理系统 电子科技大学硕士学位论文第一章绪论 先分析了工作流的组成，按照工作流的特性进行了说明。再介绍了工作流参 考模型。最后解释了相关术语。 第三章产品实现模型 把一个工作流产品实现过程中所包含的各个主要部分进行了论述。设计了一 个基于工作流管理系统的体系结构。 第四章组件与接口分析 按工作流参考模型的划分，对一个完整的通用工作流产品的组件与接口进行 了全面分析。并讨论了其中的一些关键技术。 第五章工作流管理平台的开发 面向研究与开发，在参考同类产品缺陷的基础上，详尽给出了一个有相当 兼容性的工作流平台的开发需求。 第六章过程定义交换接口设计 在开发需求基础上，详细设计了其中一个主要接口一过程定义转换接口， 并举例论述。 第七章基于z x f i o w 的应用开发 本章讨论了基于工作流平台上的应用开发模型。并介绍了在平台上的二次开 发。 第八章总结与展望 总结全文，指出本文主要的工作与贡献。为工作流的进一步发展提出了自己 的看法。 皇王型垫奎堂堡主兰堡垒塞 笙三童三堡塑笪望墨竺一 第二章工作流管理系统 2 1 工作流管理系统的组成 不同工作流管理系统可以有不同的实现方法，不同的底层通讯机毒0 ，应用 的范围也可能有很大的差距，但它们还是具有许多共同的特性，所有的工作流 管理系统从用户的应用层上来看，通用工作流管理系统应该能够提供以下三个 方面的功能支持： 首先是建造功能，即对工作流的业务流程及组成这些业务流程的活动进行 定义和建模。 其次是运行控制功能，即在一定的运行环境下，负责创建、执行和控制工 作流实例，激活相应的资源和应用，并完成过程中从一个活动到另一个活动的 控制转移。它是整个工作流管理系统的核心部分。 最后是运行交互功能，即在工作流实例的运行中，工作流管理系统与工作 流参与者( 业务工作的参与者或控制者) 及外部应用程序进行交互的功能。 图2 一l 描述了w f m s 的基本特性，以及上述功能间的关系。 图2 - 1 工作流管理系统的特性 皇王型垫盔兰堡主堂壁垒奎篁三里三堡亟要里墨竺 2 1 1 建立时期功能 建立时期的功能负责产生业务过程的计算机化定义。在这个阶段，通过使用 一个或多个分析、建模和系统定义工具，把实际中的业务过程转变成形式的、计 算机可以处理的定义。通常把定义的结果称为过程模型、过程模板、过程元数据、 或者过程定义。在本文中，称为“过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) ”。 “过程定义”定义：过程的计算机化表示，包括手工定义和工作流定义。 过程定义由一些列的分散的活动、相关的计算机、人员操作、活动间控制过 程进程的规则构成。可以用文本、图形或者语言符号来表示过程定义。有些工作 流系统允许在运行时期改变过程定义，在上图中如反向箭头所示。 w f m c 没有把过程定义的初始阶段作为规范的一部分。但这是区分不同 w f m 产品的重要标志。然而，过程定义被看作是规范的一部分，以实现不同的 建立时期工具( 过程定义工具等) 与运行时期的产品间交换过程定义数据。 2 1 2 运行时期过程控制功能 在运行时期，过程定义由负责创建、控制过程实例的软件所解释，这个软件 并负责安排过程中各个活动的执行时间，调用适当的人员、i t 应用程序资源等。 这些运行时期的控制功能，就象过程定义中描述的过程与现实所见到的实际过程 间的联接，反映在运行时期的用户与i t 应用程序间的交互。核心组件是基本工 作流管理控制软件( 工作流机- - e n g i n e ) ，负责过程的创建与删除，控制运行过程 中活动的执行时间安排，以及与人、应用工具资源进行交互。工作流机经常是分 布与多个计算机平台中的，用来处理在大的地域跨度中操作的过程。 2 1 3 运行时期活动交互 典型的，工作流过程中的活动与人类的操作有关，交互经常是在使用特殊的 i t 卫具后，或者信息处理操作需要一个特殊的应用程序来操作一些定义过的信 息时，交互才被意识到。在活动间转移控制、确定过程的运行状态、调用应用工 具、传递适当的数据等，都必须与过程控制软件进行交互。制定标准的框架来支 持这种交互，有如下就个好处：在多工作流系统中使用一致的接口；可以开发工 作于不同工作流产品中的通用应用工具。 皇王型垫盔堂堡主兰焦笙塞 笙三童三堡堕笪堡墨堑 一 2 1 4 分配与系统接口 在参与者间分配任务和信息的能力是工作流运行时期组件的主要区分特性。 分配功能可能在各种不同的级别上进行( 从工作组到企业间) ，这要依靠工作流的 范围；也许会使用多种不同的消息机制( 电子邮件、消息传递、分布式对象技术 等) 。 w f m c 定义的所有接口如下： 过程定义数据，以及过程定义数据的转换规范 支持不同工作流系统间协同工作的接口 支持与各种不同i t 应用程序交互的接口 支持与用户交互的接口 提供系统监视，以及标准功能来简化复合工作流应用环境管理的接口 2 2 工作流管理系统参考模型 2 2 1 简介 国际上有关工作流技术的标准化组织有w f m c ( w o r k f l o wm a n a g e r m e n t c o a l i t i o n ) 、a i i m ( a s s o c i a f i o nf o r i n f o r m a t i o na n d i m a g em a n a g e m e n t ) 和w a r i a ( t h e w o r k f l o wa n dr e e n g i n e e r i n gi n t e r n a t i o n a l a s s o c i a t i o n ) 等，其中影响最大的是 w f m c 。w f m c 成立于1 9 9 3 年，虽然w f m c 发布的参考标准、模型并不十分完 善，而且也不是公认的标准，但影响最大，承认的开发商也最多。1 9 9 4 年1 1 月， 该联盟发布了工作流管理系统参考模型，该模型综合了目前国际市场上工作流产 品的主要特点。 工作流参考模型约定了工作流系统的体系结构、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。 工作流参考模型来源于对普通工作流程序结构的分析，确定结构中的接口，这些 接口可以使不同产品在不同的结构层次上协同工作。所有工作流系统都包含一系 列的公共组件，组件间采用一套被定义好的方法进行协作；不同的产品在这些公 共的组件中，会表现出不同的处理能力。为了实现不同工作流产品间的协同工作， 需要在这些组件间制定一套标准的接口和数据交换格式。通过实现这些标准接 口，可以达到产品间的协同工作。 皇王型堇盔兰堡主堂垡丝塞篁三皇三堡鎏篁望墨篓一一 下图描述了工作流体系结构中的主要组件与接口： 图2 - 2 工作流参考模型一组件与接口 工作流执行服务器周围的接口是w a p i ( w o r k f l o w a p i s ) ，通过这些接口可咀 访问工作流系统的服务，这些接口还控制工作流控制软件与其他系统组件间的交 互。在这5 个接口中的许多功能，都是被2 个或更多个接口同时拥有的，因此 w a p i 可以看作是统一的服务接口，可以交叉使用这s 个接口来支持工作流管理 功能，而不是单独的使用其中某个接口。 2 3 相关术语解释 2 3 1 概述 在工作流技术提出以来，许多相关的术语和概念也相继提出。为了规范工作 流技术的发展，促进工作流研究开发者之间的交流，工作流管理联盟( w f m c ) 制定了一系列的文档，对工作流中涉及的相关概念和术语进行了解释。 各术语间的关系如下图所示。 l3 电子科技大学硕士学位论文第二章工作流管理系统 被定义在 ! ” i( 将! 子过程 业务过程 ( 例：将要做什么) 被管理 y 工作流管理系统 ：一活动 自动业务流程1 土 由实现 程实例 在执行时由代表 上三军一个或 人工活动自动活动活动实例 ( 不作为工作流系统的一 部分来管理) 2 3 2 基本术语解释 工作项直接调用的应用 ( 分配给工作流参( 用于支持获得的计算 与者的任务1机工具或应用1 图2 - 3 基本术语间的关系 为了便于理解工作流技术，促进研究者之间的交流。工作流管理联盟制定了 专门的文档详细给出了其中主要的相关术语，并对其用法进行了解释。全部内容 请参见参考文献1 2 1 。 2 4 本章小结 本章讲述了工作流管理系统的组成和特点，介绍了国际工作流管理联盟 提出的参考模型。并给出工作流系统中涉及的术语的关系。 14 电子科技大学硕士学位论文第三章产品实现模型 3 1 模型简介 第三章产品实现模型 尽管市场上的工作流产品是各种各样的，但是已证明可以构建一个通用的工 作流系统实现模型，这个模型可以适用于市场上的大多数产品，因此为开发协同 工作的工作流系统奠定了基础。 把工作流系统中的主要功能组件，以及这些组件间的接口看成抽象的模型。 考虑到会有许多其他的具体实现不同于这个抽象模型，因此，特殊接口在不同的 平台中所采用，还有分配技术。而且并不是所有的开发商都会暴露功能组件间的 每一个接口；这会由不同一致级别的规范来处理，规范会详细定义互操作功能， 并有开放接口来支持多开发商产品的集成。 通用模型有3 种类型的组件： 软件组件，为工作流系统的各种功能提供支持 各种类型的系统定义和控制数据，被个或多个软件组件所使用 应用程序和应用程序数据库，其并不是工作流产品的一部分，但是他们 会被工作流产品调用，从而作为整个工作流系统的一部分 通用工作流系统的主要功能组件，如下图： 皇置型垫盔堂堡主堂垡笙茎 兰三兰主曼壅翌堡型一 智瞎甥唑爹卿笪即唯 图3 - 1 通用工作流产品结构 3 1 1 过程定义工具( p r o c e s sd e f i n i t i o nt 0 0 1 ) 过程定义是用来创建一个计算机可以处理的形式的过程描述。可能要以形式 过程定义语言、对象关系模型、简单的系统、脚本、或者在参与者间进行信息传 递的路径集为基础。工作流定义工具，可能作为工作流产品的一部分、也可能作 为业务过程分析产品的一部分来提供给用户，作为业务过程分析产品一部分，会 有其他的组件来负责处理业务过程的分析或者模型，这时，必须要有兼容的转换 格式，与运行时期的工作流软件进行过程定义的相互转换。 过程定义包含工作流执行软件运行过程所需的过程所有详细信息。包括过程 的开始和结束条件、组成活动、在活动间进行导航的规则、需执行的用户任务、 可能会被调用的应用程序、所有工作流相关数据的定义等。 过程定义可能会涉及到一个组织角色模型，模型包含组织结构和组织中的 16 皇王型垫奎堂堕主兰垡笙奎 苎三里兰曼窭墨堡型 角色等信息。从而使过程