（计算机应用技术专业论文）柔性工作流管理信息系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 工作流是一种反映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。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。 随着市场竞争的全球化，企业在发展过程中面临越来越大的竞争压力，为 了赢得市场竞争，必须不断地调整自身的业务过程，优化资源组合，提升自己 的核心竞争力。为此，作为企业业务过程管理的工作流管理系统必须要能够满 足企业业务过程动态变化的要求。传统的工作流管理系统缺乏柔性，不能满足 不断调整的业务过程管理需要。因此研究和实现具有柔性的工作流管理系统具 有一定的现实意义和应用价值。本文对于工作流管理系统的引擎的柔性进行研 究，并且对于基于w e bs e r v i c e 技术的工作流管理系统体系结构研究和实现。 将工作流管理系统应用于分布、异构、异步的应用环境，需要分布式计算 技术的支持。w 曲s e r v i c e 技术是新兴的分布式计算技术，本文分析了w e b s e r v i c e 的技术层次，把w e bs e r v i c e 作为工作流管理系统的消息服务层。论文 参考工作流管理联盟的工作流模型和体系结构，借鉴现有开源工作流引擎的优 点，提出了一个基于w e bs e r v i c e 技术的柔性工作流管理系统的体系结构。同 时，本文在深入研究工作流动态修改操作、动态修改策略和相关文献的基础上， 提出了一种基于虚拟执行肌则和回退补偿的工作流动态修改凋整方法，该方法 与同类研究工作比较，在适用性和可实现性等方面具有一定的先进性。该框架 能够比较好地处理工作流过程模型的动态变化问题，为企业建立适应性工作流 管理系统提供了重要的参考依据。 基于柔性工作流管理系统的体系结构，本文给出了柔性工作流管理系统的 数据存储设计，同时对w e bs e r v i c e 代理模块、权限控制模块、过程定义解析 模块、工作流引擎调度模块、基于回退补偿和虚拟执行的动态渊枢模块、】：作 流列表模块和系统管理以及监控模块分析与设计，对其中涉及剑的关键技术和 算法给予了详细介绍。 论文以w a p 门户综合管理平台的设计与开发为实践背景，将此柔性工作 流管理系统应用到w a pf - j 户综合管理平台系统中，很好的满足了需求。本文 的研究成果对柔性工作流技术的研究具有一定的参考价值。 关键词工作流管理系统；w e b 服务；柔性：实例迁移 a b s t r a c t w o r k f l o wi sac o m p u t a t i o n a lm o d e lf o r t h eb u s i n e s sp r o c e s s i ti sd e s i g n e df o r t h ew 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 hi s u s e df o rb u s i n e s si n t e g r a t i o na n d a u t o m a t i o n 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 ) i sas o f t w a r es y s t e m ，i nw h i c h w o r k f l o w sa r ed e f i n e d ，m a n a g e d ，a n dp r o c e s s e di np r e d e f i n e dw o r k f l o wl o g i c w i t ht h eg l o b a l i z a t i o no fm a r k e tc o m p e t i t i o n ，e n t e r p r i s e sa r ec o n f r o n t e dw i t h m o r ea n dm o r ep r e s s u r ef o rc o m p e t i t i o nd u r i n g t h e i rd e v e l o p m e n tp r o c e s s a c c o r d i n g l y，,to w i nt h em a r k e tt h ee n t e r p r i s ec a n n o ts t o pa d ju s t i n gi t sb u s i n e s s p r o c e s s ，o p t i m i z i n g i t sr e s o u r c e sc o m b i n a t i o n ， a n d p r o m o t i n g i t sc o r e c o m p e t i t i v e n e s s t h e r e f o r e ，w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m s ，w h i c h m a n a g et h e e n t e r p r i s e ，sb u s i n e s sp r o c e s s ，n e e dt os a t i s f yt h ed y n a m i cc h a n g e so ft h eb u s i n e s s p r o c e s s h o w e v e r , t h et r a d i t i o n a lw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mh a sn o te n o u g h f l e x i b i l i t vt os a t i s f yt h ec o n t i n u a lc h a n g e so ft h eb u s i n e s sp r o c e s s t h e r e f o r e ，t h e s t u d ya n dr e a l i z a t i o no faf l e x i b l ew o r k f l o ws y s t e mw o u l dh a v ec e r t a i np r a c t i c a l s i g n i f i c a n c ea n da p p l i c a t i o nv a l u e t h i sp a p e rf o c u s e so nt h ef l e x i b i l i t y i s s u eo f w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m a l s o ，aw e bs e r v i c eb a s e da r c h i t e c t u r e o ft h e w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi si m p l e m e n t e d d i s t r i b u t e dc o m p u t i n ge n v i r o n m e n ti s n e e d e dt oe m p l o yw f m si n t h e c o r e p l i c a t e da p p l i c a t i o n s i t u a t i o n w e bs e r v i c ei s o n eo ft h em o s ta d v a n c e d d i s t r i b u t e dt e c h n o l o g i e s t h ep a p e rd i s c u s s e st h et e c h n i c a ll a y e r so fw e bs e r v i c e ， a n dw ea p p l yi ti n t ot h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m sl a y e ro fm e s s a g es e r v i c e t h em o t i v a t i o no fs t u d y i n gw o r k f l o wt e c h n i q u ea n dt h er e l a t e db a c k g r o u n di s e la l b o r a t e da 毫f i r s t t h e nt h ew f m cw o r k f l o wm o d e la n dt h ea r c h i t e c t u r e a r e i n t r o d u c e d t h i sp a p e rt a k e st h ea d v a n t a g e so ft h eo p e n s o u r c ew o r k f l o we n g m e a n d t h ew o r k f l o wa r c h i t e c t u r em o d e l s ，a n dt h e np r o p o s e san o v e lw e b s e r v i c e b a s e d s t r u c t u r eo fw o r k f l o we n g i n ew h i c hc a ns u p p o r td y n a m i cm o d i f i c a t i o n m e a n w h i l e ， c o m p r e h e n s i v es t u d y i sd e v e l o p e df o rt h e w o r k f l o w d y n a m i c m o d i f i c a t i o n o p e r a t i o n s d y n a m i c m o d i f i c a t i o ns t r a t e g ya n dr e l a t e d l i t e r a t u r e aw o r k f l o w i n s t a n c em i g r a t i o nm e t h o di sp r o p o s e d ，w h i c hi sb a s e do nv i r t u a le x e c u t i o nr o l e s a l s o t h i sm e t l l o di ss h o w nt ob ee f f e c t i v et h r o u g ht h ec o m p a r i s o n sw i t ho t h e r s i m i l a rr e s e a r c hw o r k s t h i sf r a m e w o r ki sa b l e t oh a n d l et h ed e v e l o p m e n tc h a n g e p r o b l e md u r i n gt h eb u s i n e s sp r o c e s s ，a n d s e r v e sa sa ni m p o r t a n tr e f e r e n c el i a r i l l - 北京t , j k 入学丁学硕l j 学位论文 e s t a b l i s h i n ga d a p t i v ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi ne n t e r p r i s e s b a s e do nt h ef l e x i b l ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m s t r u c t u r e ，t h i sp a p e r p r o v i d e st h ed e s i g nf o rd a t as t o r a g e ，a n dd e f i n e st h ea s s o c i a t e dr o o d u l e s w h i c h i n c l u d e sr e s o u r c em a n a g e r , p r o c e s sd e f i n i t i o nm a n a g e r ，p r o c e s si n s t a n c em a n a g e r , w o r ki t e mm a n a g e r ，e n g i n es c h e d u l e ra n dp r o c e s si n s t a n c e m i g r a t i o nm a n a g e r s p e c i f i c a l l y , w eg i v ec o n c e r n e dk e yt e c h n o l o g ya n da l g o r i t h mi n c l u d i n gp a r s i n g x p d lf i l e ，r o u t i n gs e l e c t i o n ，r e s o u r c e s a l l o c a t i o n ，s c h e d u l i n ga l g o r i t h m a n d m i g r a t i o na l g o r i t h m h o wt oe x e c u t eh u n d r e d so fp r o c e s si n s t a n c ee f f e c t i v e i va n d c o n c u r r e n t l yi so n eo ft h ed i f j i c u l tp r o b l e m si nr e a li z i n gw o r k f l o ws y s t e m w ea p p l i e dt h ef l e x i b l e w o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e m t ow a pd o r t a l m a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hm e e t sb a s i cd e m a n d so f w o r k f l o wi ns e r v i c e s p r o v i d i n g s y s t e m s f r o mt h er e s u l t so fo u rs t u d y ，t h ep r o p o s e da p p r o a c hi sv a l u a b l ef o r s t u d y i n gf e x i b l ew o r k f l o wt e c h n o l o g y k e yw o r d sw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ；w e bs e r v i c e ；f l e x i b l e ；i n s t a n c em i g r a t i o n i v 独创性声明 本人声明所呈交的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谓 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，也不包含为获得北京工业大学或其它教 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了谢意。 签名及查! 吼掣j 司 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：丞! 查、导师签名： 第1 审绪论 1 1 课题的背景及意义 第1 章绪论 2 0 世纪8 0 年代出现的工作流技术对企业经营和管理产生了重要的影响： 改变了企业低效、繁琐的过程运作方式，支持业务过程建模、自动执行和重组； 改变了企业的交流合作方式，使企业能够跨越时间、空间障碍通过网络进行交流； 改变了企业的信息处理方式，在计算机支持下进行异步、松散耦合的无纸化信息 处理1 2 j ；改变了各类企业应用间的作用方式，使完成不同功能的应用集成到工作 流框架下【3 】，以便更有效地协作，从而实现企业的预定目标和任务。 在为企业服务的过程中，工作流技术经历了几次重要变革1 l 】：从产生到形成 阶段，由分散编程转向复杂的软件系统集成，由初期面向特定领域的独立应用系 统逐渐形成能够实现任务协作的统一应用系统；从形成到发展阶段，由数据驱动 技术转为过程驱动技术，特别是在工作流管理联盟提出参考模型后，工作流管理 系统逐渐形成了面向过程的、过程定义与执行相分离的模式。目前，工作流技术 正在经历从刚性向柔性的变革【3 】，这种变革源自企业在发展过程中不断出现的许 多新需求。例如，部分过程的具体定义不在创建时而在运行时，由终端用户参与 完成，或者通过运行时人工干预选择某条执行路径，或者根据各种内、外原因更 改工作流过程，并将更改及时地反映到正在执行的工作流实例中去，等等。刚性 系统在处理这些柔性需求时，显得能力不足：严格的过程描述限制了人们选择更 熟悉或更适合的操作方式，系统没有处理进行变更的能力，以及缺少对过程的人 工干预等。在新的时代、社会发展的新的形势下，原有的固定流程的工作流管理 系统已经不能很好地适应现代企业业务的需要，不能促进企业业务的进一步发 展，柔性工作流的提出刚好弥补了固定流程工作流管理系统的f i 足。只有支持柔 性的工作流系统，才能满足现代企业动态、灵活的各种需求。柔f ，e ：作流的研究 因此成为了热门的研究课题。 目前，在全球范围内，对工作流的技术研究以及村j 关的产- i 山丌发进入了相当 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 m e t 服务等都已经被纳到工作流管理系统之中。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 r p ) 、经营过程自动化( b u s i n e s s p 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。 从上个世纪9 0 年代中期起，研究者们在柔性工作流方面就开始进行探索研 北京t 业人2 t ”- 学坝j j 学1 市论文 究，取得了一系列的成果，在柔性工作流的运用方面也做了一些实践。但是在现 代国际化的激烈竞争环境下，企业业务的发展呈现出了非常灵活和高效的特点， 社会的发展要求企业能够提供综合性的、个性化的服务，企业必须借助合适的业 务系统的支持才能提供这科明艮务。为了满足企业业务系统的发展需求，柔性工作 流就必须在通用性、安全性和自适应性方面作改进，把柔性工作流的思想与其他 的理论相结合，创造性地开展对柔性工作流的探索研究，使之能很好地满足企业 未来业务发展的需要。随着以柔性工作流为核心的业务系统的推广，也将会带动 观念的转变和推动现代业务管理系统的飞跃发展。 1 2 国内外柔性工作流研究现状 目前柔性工作流在国内外尚处于研究阶段，大部分的工作流产品还不具有柔 性，不支持柔性工作流。然而，不少大学和研究机构已经成立了专门的小组对柔 性工作流的各个方面进行研究，并且取得了一些成果，发表了不少具有价值的柔 性工作流方面的文章f 4 】，开发了一些支持柔性工作流的原型，为动态工作流的实 现提供了一些解决方案和思路。 总得来说，目前柔性工作流的研究主要集中在以下几个方面【5 j ：工作流模型 的正确性分析、动态修改的实现策略、动态修改的实现方法、动态修改的操作、 动态修改可能会导致出现哪些问题、以及怎样解决其中的问题、怎样更好地支持 柔性工作流等。 1 2 1 柔性工作流模型研究现状 到目前为止，人们从不同角度定义了多种柔性工作流模型，主要的有活动网 络图模型、p e t r i 网模型和面向对象模型。 一 活动网络图模型认为过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) 是业务流程的形式化表示 【6 】，由活动及活动之间的关系( 路径和规则) 所形成的网络构成。活动网络图模型 中的图是指一系列的有向图。文献【7 】提出了条件有向图模型( c d g ) ，同常规的 有向图的区别在于：与每一条有向边对应分别有一个逻辑表达式和一个命名表达 式集合。 p e t r i 网模型采用p e t r i 网理论对工作流系统进行模型分析，由于p e t r i 网的复 杂性，很难有一种通用的方法可以进行所有系统模型的分析。目前，大部分研究 人员都只对于描述某一特定系统的某一种特殊类型的p e t r i 网提出了分析或综合 的方法1 8 j 。文献 9 1 在p e t r i 网的基础上定义了w f n e t ，即工作流网。在工作流网 中，变迁被用来表示活动，而库所则表示活动的使能条件。文献 9 】还把工作流 管理联盟在规范中提出的几种基本的工作流原语映射成相应的p e t r i 网模型，由 第l 章绪论 此建立了工作流网的基本组件与触发机制。 在面向对象工作流模型方面研究成果很多，有代表性的有：f r a u n h o f e r 设计 生产研究所的k m e r t i n s 等提出集成企业模型，把产品、资源和序列定义为元类， 通过元类之间消息交换实现事务对象的协同合作。q u e e n s l a n d 理工大学的d a v i d e d m o n d 及其合作者a r t h u rh m t e rh o f s t e d e 给出反应型基础结构模型，由状态、 使能、任务、行为和映射五个元对象组成虚拟应用对象，通过应用对象之间协调， 构成工作流的计算和描述环境。 1 2 2 柔性工作流实现方法研究现状 ( 1 ) 继承 继承原是面向对象技术中的概念，允许子类继承父类中的特性。当工作流过 程发生变更时，继承的概念可用来检测新过程( 相当于子类) 是否从旧过程( 相 当于父类) 继承了那些必要的特性。文献 1 0 】分析了新旧过程之间的协议继承 ( p r o t o c o li n h e r i t a n c e ) 、弹出继承( p r o j e c t i o ni n h e r i t a n c e ) 、协议弹出继承和生命期 继承( 1 i f e c y c l ei n h e r i t a n c e ) 等4 种继承关系。分别提出与各种关系相对应的继承保 持转换规则，以保证在子、父类之间发生转换时避免动态变更错误。事实上，协 议继承转换相当于在过程执行的某个点上提供另一条执行选择，弹出继承转换相 当于在过程的某两个活动之间插入一个子过程，生命期继承相当于提供并行执行 的分支。这样，当一个过程发生如上变更时，可以通过执行迁移规则来实现，并 且可由另一组相应的迁移规则来实现相反方向的变更。 ( 2 ) 划分影响区域 当工作流发生变更或异常时，通常只影响过程中的一部分活动。文献【1 1 】将 变更直接影响到的部分称为变化区域，并相应地称变更发生之前为旧区域，变更 发生之后为新区域。需要解决的问题是在变更发生时，女i l 何从旧区域转移到新区 域，他们使用网替换( n e tr e p l a c e m e n t ) 实现变化区域的转移。文献 1 2 1 扩展了变 化区域的概念，将e l l i s 捉j 的称为静态变化区域，义提出一种方法计算动态变 化区域。并指出，只有当实例运行f i 在动态变化区域内时，才町以进行动态实例 调整；否则，可能出现动态变更错误【l 。 ( 3 ) 反演 反演( r e f l e c t i o n ) 技术【1 3 j 是支持柔性系统的有用机制，简单地讲，就是使系统 自主地接受并协调解决对它提出的需求或问题。文献 1 4 】提出的面向对象的元级 框架，通过区别元对象( m e t ao b j e c t m o ) 的状态、行为、属性定位和协调活动4 个方面来完成反演，支持系统的动态变更和调整。文献 1 5 】分别从过程结构和管 理行为两个方面，将其具体化为元对象，然后在元对象协议模型的管理下完成实 北京t 业大学工学硕 晔- r 位论文 例动态调整。文献 1 6 设计了反演工作流系统w a r w ，在工作流管理系统中加入 了表示系统信息的元对象，分别对应工作流的结构、功能、功能实现和状态4 个 方面。 ( 4 ) 活动间的依赖和关联 文献 1 7 】提出一种考虑任务( 活动) 蒯依赖( i n t e r - t a s kd e p e n d e n c y ) 的方法。 一般来讲，一个活动实例可以有预备、执行、完成、挂起和终止等几种状态。通 常由一个( 或几个) 活动的“完成”触发后继活动的“预备”，从而导致系统的变迁。 然而，这种触发方式在某种程度上限制了系统的柔性，因此c a r t e r 等人提出了活 动在“执行”态触发后继活动的模式。这样，就为系统的任务间依赖定义更细粒度 的控制，提高了控制的灵活性。 1 3 本课题的主要研究内容 国内外柔性工作流技术还处于初级阶段，柔性工作流技术是目前工作流管理 系统研究领域的热点，而工作流引擎是工作流管理系统的核心部分，因此对柔性 工作流引擎的研究足很有意义的。本文在研究柔性工作流现状的基础之上，致力 于在通用性、安全性和自适应性方面对柔性工作流进行改进，把其他领域的成熟 理论与柔性工作流的思想相结合，创造性地开展对柔性工作流的探索研究。本文 的主要工作体现在以下几个方面： ( 1 ) 对国内外柔性工作流研究的现状进行了深入分析，从柔性工作流模型和 实现工作流柔性的两个方面总结了国内外在柔性工作流方面的研究成果； ( 2 ) 提出了一个支持动态修改的工作流管理系统的结构和设计，与一般的系 统相比，增加了动态调整部分，可以实现对过程修改的调整，因此增强了引擎的 动态性和灵活性。这个引擎框架能够很好地处理工作流过程模型的动态变化问 题，为企业建立动态适应性工作流管理系统提供了重要的技术支持。 ( 3 ) 把改进型柔性工作流模型系统应用到w a p 门户综合管理系统巾，同时本 文给出对案例系统完成了需求分析、系统设计，并在j 2 e e 的框架基础上实现了 案例系统。 本沦文主要由以下六个部分组成： 第一章简要说明了研究工作流管理系统的目的、国内外的进展情况、存在的 主要问题、及研究的主要内容等。 第二章以工作流管理联盟提供的材料为基础，介绍了工作流和工作流管理系 统的基本概念，原理和参考模型，并且对w e bs e r v i c e 技术进行了介绍。 第三章对基于w e bs e r v i c e 技术的柔性工作流管理系统的结构及其数据库设 计进行了介绍。 第1 章绪论 第四章对工作流管理系统中的各个模块进行了详细的设计和实现。 第五章介绍了w a p 门户综合管理系统的背景，体系结构。并且把本文设计 的柔性管理系统应用到w a p 门户综合管理系统上来。 总结部分对论文进行了全面的总结，并针对论文的不足之处提出了自己的一 些观点和本课题所要深入研究的内容。 第2 章t 作流管理技术基础 第2 章工作流管理技术基础 随着科学技术的发展，传统的办公方式在处理庞大的信息时显得极不适应， 人们对于运用计算机及网络技术来辅助、协调和管理自身工作的要求越来越高， 仅仅具有孤立的文字编录、资料检索功能的办公自动化( o f f i c ea u t o m a t i o n ，简 称o a ) 系统已不能满足人们的需要，人们需要的是一种功能强大、操作简便的 办公自动化系统来模拟实际办公过程中的相互协作过程。因此，能否对信息流进 行有效的组织和管理成为衡量一个办公自动化系统优劣的重要标志。计算机支持 的协同工作( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ，简称c s c w ) 正是以人们协 同工作方式为背景，以计算机、网络、多媒体技术为依托而形成的- f 学科。工 作流管理系统作为c s c w 的一种典型应用，是一种在分布式环境下，进行工作 任务进程间的协调及协作式处理的计算机技术，其目的是实现人与计算机交互事 件结合过程的自动化。 2 1 工作流的基本概念 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。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体系结构和应用编程接口等方面制定了一系 列的标准。它的成立标志着工作流技术在计算机应用研究领域之中被明确地划分 出了自己的一席之地，相应的概念与术语也得到了人们的承认，方便了不同工作 流产品之间的互操作。 工作流管理联盟给出的工作流定义为：工作流足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i 1 1 j 传递、执行i l 引。 g r o u p 的定义：工作流是业务过程中可运转的部分，包括任务的顺序以及由 谁水执行、支持任务的信息流、评价与控制任务的跟踪、报告机制i l 圳。 i b m 的定义：工作流是业务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傅一个单独步骤的定义， 步骤问的执行顺序、条件以及数据流的建立、每一步骤山谁负责以及每个活动所 需要的应用程序1 2 0 l 。 a m i ts h e t h 的定义：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 北京t 业入学丁学坝i ：学位论文 个计算机程序。用来执行任务的处理实体可以是人，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) 1 2 1 l 。 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：工作流是业务过程的计算机实现，而工 作流管理系统是完成这一实现的软件系统。 使用工作流技术作为经营过程的实现技术，首先要求工作流系统能够反映经 营过程的如下几个方面的问题，即经营过程是什么( 有哪些活动、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( 人或计算机应用程序，也就是组织角 色的定义) 、做得怎么样( 通过工作流管理系统对执行过程进行监控) 。 工作流管理系统不是企业的一个具体业务系统，而是为企业的业务系统运行 提供一个软件支撑环境，非常类似于在单个计算机上的操作系统。支撑的范围比 较大、环境比较复杂，所以也有人称工作流管理系统是业务操作系统( b u s i n e s s o p e r a t i n gs y s t e m ) 。在工作流管理系统的支撑下，通过集成具体的业务应用软件 和操作人员的界面操作，才能够良好地完成对企业经营过程运行的支持。所以， 工作流管理系统在一个企业或部门的经营过程中的应用过程是一个业务应用软 件系统的集成与实施过程。工作流管理系统可以用来定义与执行不同覆盖范围 ( 单个工作者、部门、全企业、企业间) 、不同时间跨度( 分钟、小时、天、月) 的经营过程。 作为支持企业经营过程重组、经营过程自动化的一种手段，工作流技术的研 究应用成为一个热点。工作流管理的最大优点是将应用逻辑与过程逻辑分离，在 不修改具体功能的情况下，通过修改过程模型改变系统功能，完成对生产经营部 分过程或全过程集成管理，可有效地把人、信息和应用工具合理地组织在一起， 发挥系统的最大效能。工作流技术可使企业实现对经营管理和生产组织的过程控 制以及决策支持，实现现代企业对“在适当的时间把适当的信息传给适当的人” 的要求。 下面是关于工作流管理涉及的一些基本概念： ( 1 ) 业务流程：是指为了一个总的业务目标，将业务文挡、信息按照预先定 义的方式递给业务人员并进行相应处理的过程。 ( 2 ) 工作流管理系统：一种能定义、创建和管理工作流执行的系统。它可通 过单个或多个工作机运行，并能存储和解释过程定义。 ( 3 ) 过程定义：业务流程的形式化描述，用来支持系统建模和运行过程的自 动化。过程可分解为一系列子过程和活动，其定义主要包括描述过程开始、终止 活动的关系网络以及一些关于个体行为的信息，如组织成员，与i t 相关的应用 数据等。 第2 章t 作流管理技术基础 ( 4 ) 过程实例：一个过程实例是过程定义的一个运行实体。 ( 5 ) 活动：活动表示业务活动中一个实际或抽象的工作步骤，它是相关人员 在特定的期限内，根据给定的输入和资源，产生特定输出的行为组合。输入、输 出、人员和时间跨度是活动的基本特征。活动的输入主要包括完成活动所需要的 原始数据、所占用的软、硬件资源等；活动的输出是指完成活动时，应提供的图 纸、文档、批准信息等；活动的时间跨度可以是连续的，即活动可以在一段连续 的工作时间内完成，也可以在几个分散的时间段内完成。一个过程定义由多个活 动组成，每个活动包括过程定义中的一部分逻辑的、自制的单元工作。一个活动 代表一组需要由一些相关资源处理，或者由计算机应用程序处理的任务。活动可 能是原子的。此时活动是过程中所指定的自制单元工作的最小单位。活动可能是 子工作流。此时活动相当于一个单独定义的过程定义的执行容器。活动可能被指 定为一个循环，这时它作为一个控制活动来控制同一过程定义中的一组活动的重 复执行。在这种情况下，这组循环活动通过特殊的循环起始、终止变迁条件和这 个控制循环活动相连接。空活动什么也不做无任何相关的资源或应用，仅在活动 转移中起路由作用。活动相应于企业经营过程中的任务，主要反映完成企业经营 过程需要执行哪些功能操作。 ( 6 ) 活动实例：活动实例是实例化的过程活动，是过程中活动的一次执行。 图2 1 显示了工作流系统各个概念定义之间的关系。 业务流程 兰乡j 之- 广- - - 子过程 流程定义工作流管理系统 分解 + 活动 手工操作自动处理j 堑唑堕垂堑活动实例 工作任务调用应用程序 图2 1 基本概念的关系 f i g 2 1r e l a t i o n s h i po fb a s i cc o n c e p t s - 9 - - 挖 ，l 例 包 实 ， 秘上 过 北京t 业人学t 学硕l j 学位论文 2 2 工作流参考模型 随着对工作流产品需求的不断扩大，许多公司纷纷推出了不同的工作流产 品。这些工作流产品都有自己的特点，也有自己的协议和接口标准，它们在不同 的应用领域进行了应用。但是由于工作流管理技术与产品缺乏统一的标准，这些 不同的工作流产品从术语的定义和使用、系统结构的设计到与应用之间的接口规 范上都存在较大的差异，导致这些产品之间、产品与其它应用之间的集成十分困 难。按照对系统开放性的要求，这些工作流管理系统和产品的规范化程度和开放 性不够，导致它们之间不能够实现互操作。工作流管理系统互操作是指两个或多 个工作流机之间通讯和协作工作的能力，具有通讯和协作的能力就称为可以互操 作，否则就称为不能互操作。不同工作流管理系统之间不能互操作这种情况给开 发商和用户都带来了很大的不方便，也在一定程度上阻碍了工作流管理系统的推 广和发展。 为了能够更好的支持企业经营建模、分析和实旌，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，方便于其它应用系统的集成。在建立工作流的相关规范和标准方面，w f m c 就是这样的一个国际组织。它提出了有关工作流管理系统的一些规范，定义了工 作流管理系统的结构及其与应用、管理工具和其它工作流管理系统之间的应用编 程接口，其主要目的是为了实现工作流技术的标准化和开发性，从而支持异构工 作流管理系统与产品之问的互操作，并且使得其它的应用可以使用该结构和定义 好的通用a p i ( 应用编程接口) 访问不同的工作流管理系统提供的服务，实现与 其它应用的快速有效集成。 w f m c 在工作流的相关规范和标准方面做出的主要贡献之一就是提出了一 个工作流参考模型( w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ) 。工作流参考模型来源于对普通 ：作流结构的分析，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 层次匕协同工作。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晶问的协同工作，需要在这些组件问制定一套标准 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。 图2 2 描述了w f m c 提出的工作流参考模型的主要组件和接口1 2 2 】。 图2 2 工作流参考模型 f i g 2 2w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l 过程定义工具：以计算机能处理的形式进行过程定义，现在的大多数过程定 义工具采用了图形方式，过程设计者通过绘图方式来创建过程模型，最后输出一 个x p d l 文件，有的过程定义工具还有分析、检测功能，帮助设计者设计出良 好的过程模型。 工作流执行服务：由一个或多个工作流引擎组成，提供过程实例的执行，为 活动进行导航，与外界资源交互完成各项活动，维护控制数据和相关数据等功能。 工作流客户端应用：提供用户操作工作流管理系统分配来的任务，由工作流任务 表管理器和任务操作共同完成。工作流任务表管理器是一个软件模块，负责管理 工作流的任务表，并完成与工作流参与者的交互操作。 工作流引擎直接调用应用：在：j j 作流任务执行过程中，一些不需要人员参与 的活动会直接调用一些应用。在简单的情况下，工作流引擎使用过程模型r f i 定义 的活动信息、应用程序所需要的数据米激活外部应用程序；在复杂的情况下采用 工具代理的方式。工具代理与二l ：作流f j i 擎之间通过专用集成接口来完成数掂交换 和消息传递。系统管理和监控= 1 二具：对_ i 二作流在整个组织内的流程情况进行监控， 并提供一系列管理功能，实现安全性、过程控制、授权等操作。典型的功能范围 包括用户管理、角色管理、监控管理、资源管理、过程监控管理。具体如：过程 模型的实例化，启动、挂起、恢复、终止过程实例：管理正在执行的过程实例等。 工作流定义转换( 接口1 ) ：在建模或定义工具与运行时期工作流管理软件间 的接口。 工作流客户端应用程序接口( 接口2 ) ：客户端工作流应用程序与工作流机之 北京t 业大学t 学硕j ：学位论文 间的通信a p i 。 应用程序调用接口( 接口3 ) ：工作流机直接调用应用程序或应用程序代理的 a p i ，是工作流系统同应用系统通信的主要接口之一。 协作功能接口( 接口4 ) ：工作流机同工作流机之间的通信接口，是构成分 布式工作流管理系统的主要功能接口之一。 管理和监控接口( 接口5 ) ：提供对工作流机状态以及工作流运行实例的监控 和管理的接口。 2 3 柔性工作流 工作流技术发展到今天，随着实际应用的不断深入，人们对其提出了更高的 要求，其中一个主要问题就是工作流的灵活性和动态性。工作流系统能够支持多 个参与者在多个领域进行协作，为了适应越来越激烈的市场竞争和不断变化的业 务需求，不得不经常对业务过程进行不断地调整。现有的工作流设计，可以分为 两个阶段，即建模阶段和运行阶段。建模阶段是对工作流程进行定义，而运行阶 段是工作流服务对工作流定义进行解释执行。由于企业经营环境和业务需求不是 一成不变的，所以当前的工作流管理系统由于工作流程、工作规则的相对固定， 因此很难根据实际变化及时调整其构成要素。这些问题表明，现阶段的工作流系 统缺乏柔性，不仅在系统内部缺乏应有的应变能力，而且也缺乏对现代复杂生产 环境和瞬息万变的市场环境的应变能力。由此可见，工作流系统柔性化的研究在 理论和实践上均有重要的现实意义。 目前工作流技术越来越多地被用来支持实现企业业务过程信息化。随着应用 的深入，企业对工作流技术提出了更高的要求，如：分布执行，支持事务模型， 柔性执行等。其中“柔性”是当今工作流领域中一个重要的研究热点【2 引。“柔性” 概念是针对目前系统在模型定义和执行中表现出的僵化、死板而提出的，用户在 这方面的要求表现在1 2 4 l ： ( 1 ) 工作流模型的柔性定义：系统建模工具能充分表达各种复杂、灵活的业 务过程，所建的模型直观易懂，面向企业各种人员。系统在运行时，用户可以根 据需要修改或补充定义。 ( 2 ) 工作流柔性执行：用户在工作流执行中可以动态修改工作流实例数据， 动态指定流程的流向，临时指定任务执行者或设置任务的完成时间等各种属性。 ( 3 ) 系统柔性扩张：企业在实施工作流系统时可以任意添加用户、设置用户 级别和功能范围。支持跨地区的企业业务管理，并且支持用户远程办公等。 以上用户在“柔性”方面的要求在工作流系统中表现为工作流建摸技术和工 作流执行。 第2 章1 = 作流管理技术摹础 ! ! ! ! 詈! 曼! ! ! ! ! ! ! ! 鼍曼! ! ! ! ! 曼苎皇苎! ! 苎! ! 曼! 曼皇鼍! ! 苎m i i 鼍! 鼍苎詈! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 皇! 皇!