（计算机应用技术专业论文）柔性工作流的建模方法和实现技术的研究.pdf

c o n e g e o fc o m p u t e rs c i e n c ea n d c h n o l o g y z h e j i a n gu n i v e i s i 锣o f1 e c h n o l o g y a p r i l ，2 0 1 0 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的 学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名： 畅蛔 日期：加o 年岁月叫日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权浙江工业大学可以将本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和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 ， 2 、不保密咙 ( 请在以上相应方框内打“、”) 日期：纠b 年支月) ， 日 日期：弘加年f 月纠日 焖彭蝴澎巾u 穆 卅钓 名名签签 者师 阼导 浙江工业大学硕士学位论文 柔性工作流的建模方法和实现技术的研究 摘要 随着制造业管理技术的进步，尤其是计算机和网络的飞速发展，面对激励的市场竞 争和个性化的客户需求，制造业必须能够优化业务过程和快速重组各类资源，来提高企业 的竞争力。工作流管理就是基于企业的业务过程，通过把企业经营的业务过程分解成定义 好的任务和角色，按照规则执行和监控业务过程，提高工作效率和业务管理水平。工作流 技术的出现引起了极大关注，尤其是在提高工作流的柔性问题上，国内外学者进行很多探 索和研究。柔性工作流技术对于提高业务处理能力和适应动态的环境变化有着重要作用。 本文以离散制造业为研究背景，引入柔性工作流技术，构建基于柔性工作流的销售管 理系统，分别从工作流的建模和执行两个阶段对柔性工作流的理论和实现方法进行深入研 究。论文的主要研究内容如下： 1 传统工作流使用建模工具定义工作流模型，再通过工作流引擎解释定义好的模型， 并控制和管理工作流执行，模型一旦定义就是固定的。但在企业日常运营中，业务过程很 多时候是动态变化，因为企业经营目标、内外环境和客户的需求都在不断改变，有些业务 过程无法事先预知，即使能预知也会发生异常。因此，本文在传统工作流基础上引入柔性 技术，促进工作流对变更和异常的响应能力。 2 通过引入p e t r i 网、工作流网和e c a 规则，针对销售部门的业务流程，建立基于工 作流网和e c a 规则结合的工作流模型。在这动态工作流模型中，用柔性活动封装企业业 务过程中不确定的因素，在实例化活动时，根据选取组合规则，从活动池中选取活动组合 成子流程。 3 针对工作流执行阶段出现的变更和异常，本文从这两个角度研究提高工作流柔性 的策略和方法，最后提出通过工作流实例迁移方法来解决工作流动态变更问题。并基于微 软w w f ( w i n d o w sw 6 r l 【f l o wf o u l l d a t i o n ) 开发平台，实现动态更新业务流程。 4 基于上述理论和策略方法，在m i c r o s o r s u a ls t u d i o2 0 0 8 环境下设计基于柔性工作 流的销售管理系统，对系统的体系结构、主要功能模块及数据库结构进行介绍。 综上所述，柔性工作流技术主要体现在工作流的柔性建模和柔性执行两方面，通过动 浙江工业大学硕士学位论文 一 态处理流程变更和异常的机制，提高工作流管理系统的动态性、灵活性和自适应性，从而 提高企业经营业务处理能力，增强对动态环境变化的快速响应能力。 关键词：柔性工作流，工作流模型，变更，异常，实例迁移 r es e a r c ho nm o d e l i n g a n dr e a l i z a r r i o no f f l e x i b l ew o r k f l o w a b s t r a c t w i t l lt l l ea d v a i l c e m e n to fm a n a g e m e n tt e c h l l i q u eo fm a n u f a c 姐i n g i n d u s t e s p e c i a l l yr a p i d d e v e l 叩m e n to fc o m p u t e ra n dn e 铆o r kt e c l l l l o l o g y f a c i n gm e 矗撕o u sm a r k e tc o m p e t i t i o na n d i n d i v i d u a l i z e da n dd i v e r s i f i e dc u s t o m e rn e e d s ，m a n u f a c t u r i n g i n d u s t 巧h a st oe n h a n c et l l e i r c o m p e t i t i v e n e s sb yo p t i m i z i n gp r o c e s so fo p e r a t i o nm a l l a g e m e n ta n dr e c o n s t m c t i n ge 衔c i e m l y k i n d so fr e s o u r c e s t h e 、r k n o wm a l l a g e m e n ti sa l lo p e r a t i o np r o c e s sb a s e do ne n t e r p f i s e st h a t d e c o m p o s e st h eo p e r a t i o np r o c e s so fe n t e 印i l i s em a l l a g e m e n ti n t od e f i n e dt a s k sa n dr o l e s ，锄d i m p l e m e n t sa 1 1 dm o l l i t o r sa c c o r d i n gt oc e n a i nm l e sa n dp r o c e s s ，w h i c hh e l p si m p r o v e 、o r k e 硒c i e n c ya l l dm a n a g e m e n tl e v e lo fe n t e 叩r i s e 皿e0 c c u l 他n c eo fw o r k f l o wt e c l l l l o l o g yh a s a t t r a c t e dg r e a tf o c u s ，e s p e c i a j l yo ni i n p r o v i n gn e x i b i l i 哆o fw o r l ( f l o w m a n yr e s e a r c h e sa 1 1 d e x p l o 枷o i l sh a v eb e e nd o n eb ys c h o l a r s 舶mh o m ea 王1 da b r o a d n en e x i b l ew o r l o wh a sg r e a t i m p a c to ni i i l p r o v i l l ga b i l i t ) ，o fo p e 枷o np r o c e s s i n ga b i l 时a i l di t ，sa d 锄b i l 毋t od ) ，i l a m i c e n v i r o m n e n tc h a n g e n i s p a p t l l 【i n gt h ed i s c r e t em 籼f a c n l r i n gi n d u s t r ) ，a sr e s e a r c hb a c k g r o u l l d ，i n 仃o d u c i n g t 1 1 ef l e x i b l ew o r k n o wt e c l l l l o l o g y ，c o n s 缸1 l c t i n gas a l e s s y s t e mb a l s e do nf l e x i b l e 、o r k n o w p r e s e n t st l l e o r y 觚dm e t h o do fr e a l i z a t i o no fn e x i b l ew o r k n o wt h r o u 曲t w op h a u s e so f 、v o r k n o w m o d e l i n ga i l di m p l e m e n t a t i o n m 勾o rr e s e a r c hc o n t e n t so f t l l ep 印e ra r ea sf o l l o w s ： 1 t a d i t i o n a lw o r k f l o wm a k e su s eo fm o d e l i n gt o o lt od e f i n em o d e lo f 、v o r | ( f l o wa i l dt 1 1 e n e x p l a i nw o t k n o wm o d e lt h r o u 曲w o r k n o we n 百n e m o d e li sf i x e do n c ei ti sd e f m e d h o w e v e ri n n o 舯a 1m r l l l i n go fe n t e r i 炳s e ，也e r ea r ed y n 锄i cc h a n g e s o c c a s i o n a l l yd 谢n gt h eo p e r a t i o n p r o c e s s t 1 1 eb u s i n e s st 鹕e to fa ne n t e r l 埘s e ，舭e n v i r o 姗e n ta 1 1 dc u s t o m e rn e e d sk e 印c h a l l 西n g s o m eo p e r a t i o nb u s i n e s sb e c o m eu i l p r e d i c t a b l ea l l d e x c e p t i o nm a yh a p p e ne v e nw h e ni ti s p r e d i c t e d ，n l e r e f o r e ，t l l i sp 印e ri n 仃o d u c e sf l e x i b l et e c h n i q u eb a s e do nt r a d i t i o n a lw o r k f l o w w l i c hf a c i l i t a t e sw o r l m o w sr e s p o n d 抽ga b i l i t ) rt oc h a n g e 髓d e x c e p t i o n 2 c o n s m l c taw o r k n o w m o d e l i n gm e t l l o db a s e do nc o m b i n a t i o no fw o r k f l o wn e ta 1 1 de c a ； 一 浙江工业大学硕士学位论文 二一一 r e g u l a t i o n sb yi n 仃o d u c i n gp e t r in e t ，w o 艏1 0 wn e ta 1 1 de c a r e g u l a t i o n s u s ef l e x i b l ee v e n tt o e n c a p s u l a t em eu 1 1 c e n a i nf a c t o r sd 嘶n gp r o c e s so fe n t 叩一s eo p e r a t i o n i ni n s t a i l t i a l e v e n t s s e l e c te v e n ta c c o r d i n gt oc o m b i n a t i o n1 1 l l e sa n dc o m p o s es u bp r o c e s s 3 a i m i n ga tt h ec h a n g ea 1 1 de x c e p t i o nh a p p e ni l 面n gi m p l e m e n t a t i o no fw o r k n o w “s p 印e rr e s e a r c h e st l l es 乜- a t e g ya n dm e t l l o do fi m p r 0 v i n gw o r kf l o wn e x i b i l i t yt 1 1 r o u 曲t h e s et 、o a i l g l e s ，p f o m o t e sa 、r k f l o wi n s t a l l c em i g r a t i o na p p r o a c ht os o l v ed y n 锄i cc h a l l g eo fw o r k f l o w 0 1 1t h eb a s i so fm i c r o s o rw w f ( w i n d o w sw o r k f l o wf o u l l d a t i o n ) p l a t f o n l l ，“m a yu p d a t e o p e r a t i o np r o c e s sd y n 锄i c a l l y 4 a c c o r d i n gt 0a f o r e m e n t i o n e dt 1 1 e o r ya n ds 乜a t e g y ，as a l e ss y s t e mb a s e do nf l e x i b l e w o r k f l o wm a l l a g e m e n ti s d e s i g n e du 1 1 d e rm i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o2 0 0 8 ，w h i c hi n t r o d u c e s s y s t e m a t i cs t m c t u r e ，m a i nm n c t i o n a lm o d u l ea n dd a t a b a s es t m c t l l r eo fs v s t e m t 0s u mu p ，n e x i b l ew o r k f l o wt e c l l l l o l o g yi s m a i l l l yr e f l e c t e d0 nm oa s p e c t so fn e x i b l e m o d e l i n ga l l dn e x i b l ei m p l e m e n t a t i o n b yp r o v i d i n gam e c h a i l i s mt h a td y n a i l l i c a l l yd e a l sw i t h c h a n g ea l l de x c e p t i o ni no p e r a t i o np r o c e s s ，i tm a yi n c r e a s em ed y l l 锄i c ，f l e x i b i l i t ya i l d a d 印t a b i l i t yo fw o 村1 0 wm a l l a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hi nn l n le 1 1 h a l l c e so p e r a t i o np r o c e s s i n g c a p a c 时a 1 1 dq u i c kr e s p o n d i n ga b i l 匆t od y n a m i ce n v i r 0 i l l l l e n tc h 柚g eo fa ne n t e r p r i s e k e yw o r d s ：f l e x i b l ew o 脚o w ，w o 棚o wm o d e l i n g ，c h a l l g e ，e x c e p t i o n ，i n s 胁c em i g r a t i o n 浙江工业大学硕士学位论文 目录 摘要i 第1 章绪论1 1 1 本文的研究背景1 1 2 柔性工作流的国内外研究现状2 1 3 第2 章 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 第3 章 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 第4 章 4 1 4 2 1 2 1 工作流技术的发展2 1 2 2 柔性工作流的提出4 本文研究背景和主要内容5 提高工作流柔性的建模方法7 工作流管理系统的参考模型7 柔性工作流的建模方法研究1 0 2 2 1 传统的工作流建模方法1 1 2 2 2 支持柔性工作流的建模方法1 2 基于p e 删网工作流模型1 4 2 3 1 p e t r i 网模型1 4 2 3 2 支持销售订单处理的工作流网模型1 7 提出结合工作流网和e c a 规则的动态工作流模型1 8 2 4 1 e c a 规则1 8 2 4 2 动态工作流模型算法设计1 9 2 4 3 锯床生产流程的动态工作流模型2 0 本章小结：2 2 针对工作流中变更和异常的处理策略2 4 柔性工作流的特性分析2 4 柔性工作流的变更的方法2 5 3 2 1 基于选择调整策略处理变更2 6 3 2 2 采用继承技术实现变更2 8 柔性工作流的异常处理方法2 9 3 3 1 异常处理的过程3 0 3 3 2 异常处理策略3 1 柔性工作流实例迁移方法设计3 3 动态迁移工作流实例的实现3 5 本章小结4 0 基于柔性工作流的销售管理系统的设计4 1 应用背景i 4 1 基于工作流管理的销售系统设计与架构4 2 4 2 1 系统架构4 2 4 2 2 登录模块设计4 3 2 浙江工业大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1本文的研究背景 随着先进制造技术和计算机网络技术的发展，制造企业的生产组织和管理模式逐步 从粗放型走向集成化、信息化。通过企业信息化技术来管理企业经营业务过程，合理配置 企业资源，优化生产要素，获得最大的经济利益。企业信息化的发展，从最初的自动化制 造技术到计算机辅助设计( c a d ) 、计算机辅助制造( c a m ) 、制造资源计划( m r p ) ，再 到2 0 世纪9 0 年代出现的现代集成制造系统( c i m s ) 、企业资源计划( e r p ) 、企业过程重组 ( b p r ) 等逐步发展。面对日益激励的市场竞争环境和个性化多样化的客户需求，制造企 业需要不断调整和优化企业的业务过程来提高竞争力。另外，企业经营过程的执行业务逻 辑在很多情况下并不能完全可以事先确定，它需要根据业务过程的执行情况动态地发生变 化。工作流就是基于企业业务过程，为了提高工作效率而产生的，所以，引入工作流技术 能够更加准确地表达企业的经营过程，满足企业快速响应动态内外环境的变化。 本论文所依据的项目是省重大科技专项“离散制造业信息集成系统研究及其应用”， 针对某锯床企业信息化。该锯床企业主要从事各类锯床生产，以销定产，销售的特点是小 批量多品种。产品分为定型机和专用机两类。定型机根据市场预测进行批量生产，专用机 根据每位客户的特殊需求定制生产，实现客户的个性化和批量生产的有机结合。但目前企 业管理遇到瓶颈。整个企业的运营都是围绕订单展开，但销售部门不能及时得到生产情况 和库存信息，也不能订单跟踪和订单成本分析，销售服务不能跟上客户要求。另外也无法 快速应对日益频繁的订单变化。随着市场竞争的加剧，客户的个性化需求增多、交货期要 求越来越短、订单变更及紧急插单现象日益频繁，都要求企业能够进行快速动态调整，充 分利用有限的资源，最大限度地发挥效率，在以最小代价、提高劳动生产率的前提下保证 订单的及时性要求。 本文的研究工作源于销售部门中由于不确定性引起的变更和异常以及如何动态处理 这些变更和异常，结合项目，引入柔性工作流的关键技术展开研究工作。工作流的柔性技 术对于提高企业业务处理能力和适应企业内外环境动态变化有重要作用。在提高工作流管 1 浙江工业大学硕士学位论文 理系统的柔性方面，国内外学术研究者和软件开发商进行了很多探索和研究。根据制造业 业的业务过程管理和发展方向，研究提高工作流管理系统的柔性策略和方法是本文出发 点。 1 2 柔性工作流的国内外研究现状 1 2 1 工作流技术的发展 工作流概念起源于办公自动化和生产组织领域，针对日常工作中具有固定步骤的业务 过程而提出的，其目的是通过把业务过程分解成定义好的任务和角色，按照一定的规则和 过程来执行这些任务，并进行监控，从而提高企业的工作效率和经营管理能力n 1 。 工作流技术的出现得到国内外学者和企业的广泛重视。至今工作流管理技术已成功地 应用到图书馆、医院、银行等行业，但更重要的应用还是在工业领域，尤其是制造业领域。 通过工作流技术实现物料、资金、信息及相关过程与应用的集成，使企业实现业务过程的 集成、自动化和管理n 1 。 1 9 9 3 年，工作流管理联盟( w 砌o wm a i l a g e m e n tc o a l i t i o n ，w o v i c ) 的成立标志着 工作流技术进入比较成熟阶段。根据w f m c 对工作流的定义：工作流是能够完全或者半 自动执行的经营业务过程，在这过程中，根据一定的过程规则，把文档、信息或任务在不 同的执行者之间进行传递与执行，实现组织成员间的协调工作嗍。 范玉顺给出的工作流的定义是：工作流是一种反映经营业务过程的计算机化表示模 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n 1 。 工作流以企业经营业务过程为核心，使企业的组织结构从传统的按功能来配置，变成 按主要业务过程来配置，使组织结构扁平化，实现跨部门管理。工作流技术把人、信息和 应用有效的组织在一起，大大减少在企业内部不必要的物料、信息的传递时间，提高企业 管理的规范化程度，增强对市场的响应能力。下面简要介绍和工作流相关的一些基本概念 及其相互关系。如图卜1 所示。 2 浙江工业大学硕士学位论文 业务流程 描妙泌理 流程乏义工作流蓍理系统 j 分解b 活动流程实例 实哆素现 执行时 l 包含 手工毒作自妄鑫理壅弛活爿羹例手工操作 自动处理二! = 竺啼活动实例 执行 7 工作任务 图卜1 工作流基本概念 巍疗 调用应用工具 图卜1 中，业务流程是指为了实现企业业务目标而相互连接的过程和活动集。例如一 个简单的客户订单审核流程，就包括订单录入、信用审核、库存检查和经理审核等过程。 流程定义就是业务过程的形式化描述，包括过程起始、终止和流转等。过程可以分解为一 系列子过程或者活动。活动是过程执行中可被工作流引擎调度的最小工作单位。正在运行 中的活动就是活动实例。每个活动实例代表一个能独立控制执行，具有内部状态的线程， 可被外界存取。 随着工作流技术的发展及其应用规模的不断扩大，并且与信息技术以及企业管理紧密 结合，工作流技术已经成为企业信息化建设不可缺少的内容之一。根据目前工作流相关技 术和应用来看，其主要发展方向有以下几点： 首先，柔性工作流是近年来的一个热点问题口1 。随着业务流程复杂程度的增加，对工 作流技术的柔性需求也越来越高。企业面临着快速多变、全球化的市场竞争环境，企业目 标和组织结构也需要不断调整，企业业务流程表现为一种动态的流程，许多业务流程无法 事先确定，即使一些固定的流程也会根据实际情况变更。这就需要工作流管理系统能快速 响应变化的能力。提高工作流的柔性，是本文的研究重点。 代理技术近年来也受到广泛重视，在分布对象技术的基础上，充分发挥代理技术在知 识表示、事物处理和智能等方面的优势，将代理技术和工作流技术结合，以工作流为基础， 代理技术为核心，开发应用软件产品将具有良好前景h 。 另外，网格技术对工作流技术也产生了很大影响哪。网格是继传统i n t e m e t 和w 曲之 后的第二代互联网浪潮，网格将实现互联网上所有资源的全面联通。在网格环境下，跨域 和动态两个特性尤为突出，工作流可以借助网格上的海量资源，极大提高系统的动态性和 浙江工业大学硕士学位论文 可扩展性陋1 。 工作流的正确性关系到系统运行成败和效率，必需考虑工作流管理系统对系统的描述 能力、可理解性和正确性。所以工作流系统要具有对模型进行评估和性能测试能力，仿真 和性能监控工具的引入，将成为新一代工作流产品的发展趋势。 还有w 曲s e r v i c e 技术口1 、扩展现有工作流模型的描述能力、在工作流产品中融人事务 管理的概念以及知识管理阻等技术，必然对工作流发展产生很大影响。 1 2 2 柔性工作流的提出 现代企业面临着快速多变、全球化的市场竞争环境，为了提高企业的竞争力，适应市 场的需求和企业的发展，需要不断调整和优化企业的业务过程。企业经营中执行过程在很 多情况下并不能完全事先确定，它需要根据执行的实际情况动态地发生变化，包括工作任 务的变化、执行顺序的变化以及资源的改变等。另外，在工作流运行过程中会遇到无法预 计的异常出现，提高工作流系统的柔性是十分必要的。 自2 0 世纪9 0 年代中期开始，国内外学者在提高工作流管理系统的柔性方面进行了很 多研究。国内外学术研究者和软件开发商从理论、方法、技术和系统等不同方面对该内容 进行了深入和广泛的研究。然而，对于柔性工作流的定义，目前还未形成统一界定。 周建涛，史美林等提出工作流管理系统的柔性是指灵活、动态地处理变更和异常的能 力d 1 。具体来说，工作流管理系统的柔性是指当所处的环境和业务状态发生改变时，系统 能否够快速响应这些变化的能力。也有学者给出柔性工作流是在环境、条件或者过程状态 发生变化的条件下，不需重新定义工作流模型，能够快速做出改变来应对变化的工作流n 引。 综上所述，柔性工作流主要体现在工作流柔性建模技术和柔性执行技术，可以描述 为工作流系统对业务流程变更和异常的处理能力n9 1 。变更指在工作流建模或流程运行过程 中，以流程顺利演进与优化为目的，主动的、可自动执行的工作流程的更改口1 ，变更一般 都是可预知的；异常则主要是工作流运行中偏离正常情况、可能导致障碍的变化d 3 ，异常 往往是不可预知或不可完全预知、被动进行、需要人工干预的。 近年来工作流在制造业得到了广泛的应用，许多大学和研究机构都开展了对柔性工作 流技术的研究。目前柔性工作流技术的研究主要体现在工作流建模、工作流执行、工作流 监控和仿真、工作流互操作、工作流异常处理及工作流管理系统开发等方面，下面列举一 些比较有代表性的工作流柔性问题的研究。 在国外，文献 9 提出了继承保留迁移规则，这事一种预防性的处理方法；文献 1 0 4 浙江工业大学硕士学位论文 提出利用a g e n t 技术的自治性、协同性和移动性来提高系统柔性；文献 1 1 提出针对异常处 理的e c a 规则；文献 1 2 应用数据挖掘和机器学习进行工作流建模；文献 1 3 将人工智能 计划技术应用于工作流管理系统。商用的产品中比较有名的有i n c o n c e f t ，这是一种开放式 的具有柔性的工作流产品，可以在分布式和异构网络环境下运行。 近年来，国内关于柔性工作流的研究工作逐渐兴起。文献 1 4 提出了一种w p d l 规范 化工作流模型的实现方法；文献 4 给出了a g e n t 应用于工作流管理系统中的集中式和分布 式两种体系结构；文献 1 5 对u m l 活动图在工作流过程建模中的应用进行了研究；文献 1 6 提出的基于统一建模语言和多色集合的工作流集成建模方法，实现了工作流过程定义阶段 的形式化建模方法，文献 1 7 在文献 1 5 研究基础上，提出支持工作流运行阶段动态变更 的实例迁移方法等。 1 3 本文研究背景和主要内容 本文主要研究在离散制造业背景下，如何应用柔性工作流技术来提高企业业务处理水 平和响应内外环境动态变化的能力。深入研究柔性工作流的关键技术，包括柔性工作流的 建模方法、对变更和异常的处理策略、基于w i n d o w sw b 舢o wf o u l l d a t i o n 的动态修改业 务过程方法等。最后从柔性工作流管理系统角度来研究如何构造销售部门的管理系统，本 文的主要研究内容与结构如下： 第一章绪论：本章介绍工作流的基本概念和发展趋势、工作流管理系统的体系结构 和参考模型，提出柔性工作流的产生的原因、定义和国内外研究现状。最后指出本文的研 究背景和内容。 第二章提高工作流柔性的建模方法：通过引入p e t r i 网、工作流网和e c a 规则，针 对销售部门的业务流程，建立基于工作流网和e c a 规则结合的工作流模型。在这动态工 作流模型中，把活动分为普通活动和柔性活动，柔性活动是无法事先给出完整定义的。用 柔性活动封装企业业务过程中不确定的因素，在实例化活动时，根据选取组合规则，从活 动池中选取活动组合成子流程。 第三章针对工作流中变更和异常的处理策略：针对工作流运行阶段出现的变更和异 常，本文分别从这两个角度研究提高工作流柔性的策略和方法。在解决变更问题上，有选 择一调整策略、继承技术、补偿机制和e c a 规则变更方法等等。解决异常的方法有e c a 规 则：基于案例的推理和基于知识的异常处理方法等等。通过这些的策略和方法的研究，最 5 6 浙江工业大学硕士学位论文 第2 章提高工作流柔性的建模方法 2 1 工作流管理系统的参考模型 根据工作流管理联盟对工作流管理系统( w b r o wm a l l a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) 的定 义，工作流管理系统是一个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的软件系统乜1 。范玉顺等人给出的工作流管理系统的定义 的，工作流管理系统是支持企业经营过程高效执行并且监控执行过程的计算机软件系纠。 工作流管理系统在计算机技术支持下，定义、管理和执行工作流，监控工作流的运行 状态，并且协调工作流执行过程中各个活动间以及与用户的交互。工作流管理系统主要提 供了以下四个功能： 1 ) 建立阶段的业务过程建模功能 业务过程建模是对业务流程进行抽象和提炼，即在建立阶段采用一种或多种建模技 术，对企业经营的业务过程转化成计算机可以处理的工作流模型。过程建模是企业经营过 程分析和过程重组的重要基础。 2 ) 运行阶段的过程执行和控制功能 在工作流管理系统的运行阶段，工作流引擎对定义好的工作流模型进行解释，实例化 工作流，把任务传递给预先设定的人员执行，并根据任务的执行情况进行流程的路由选择 和监控。 3 ) 人机交互功能 在工作流管理系统的执行过程中，通常需要人工操作，包括采用特定的应用工具或程 序来处理流程中的操作，比如用户利用w b r d 、e x c e l 等软件来填写流转表单，通过数据库创 建、修改等程序来访问数据库操作等。确定需要用户处理的工作项，提供用户交互接口和 调用外部应用程序以及连接工作流相关数据的接口。 4 ) 支持业务流程重组 业务流程重组是紧紧围绕企业目标建立的，例如满足客户个性化需求、出现新业务等。 在业务流程运行后，针对流程中薄弱环节或变更情况对业务流程的执行步骤和信息处理过 程进行优化，加快流程运行和处理速度。业务流程重组过程包括，了解现有的业务流程， 7 浙江工业大学硕士学位论文 选择需要重组的业务流程，对新业务流程进行仿真和实施更改。 工作流管理系统在实际应用中一般分为三个阶段，即模型建立阶段、模型实例化阶段 和模型执行阶段。如图2 一l 所示。 分析 过 图2 1工作流管理系统执行阶段 参与执 行过程 厶 一般用户 为了实现工作流技术的标准化和开放性，支持异构工作流管理系统与产品间的互操 作，以及实现与其它应用的集成，需要建立工作流管理系统的相关标准。为此，w 肭c 制 定了一些重要的工作流管理规范。w f m c 提出的工作流参考模型如图2 2 所示，主要由工 作流执行服务和外部接口组成。工作流执行服务是由若干个工作流引擎组成的服务软件， 用于创建、执行和管理工作流实例，为过程和实例提供运行环境，解释并使部分或整个过 程定义处于激活状态，通过接口和处理各活动所需的外部资源进行交互。 工作流管理工具 接口5 义工具 接口l 工作流接口及交换格式 接口2j l0 接口3 调用压 图2 2 工作流参考模型2 1 接口4 其他工作流执行服务 工作流参考模型中包含以下5 类接口嘲： 1 ) 接口1 ：过程定义输入输出接口( p r o c e s sd e f m i t i o ni m p o r 比x p o r ti n t e r f a c e ) 该接口是工作流过程定义和执行服务之间的接口，使建模环境和运行环境分离，也是 说使用某种建模工具创建的模型可以运行在不同的工作流产品上。w f m c 提供的a p i 函数在 g 浙江工业大学硕士学位论文 建模方面的功能是，通信建立、工资模型的解释和读写操作。 2 ) 接口2 ：客户端应用程序接口( c 1 i e n t a p p l i c a t i o ni n t e m c e ) 该接口用于工作流客户端和工作流执行服务之间的接口，这是最主要的接口规范。主 要是客户端应用访问工作流引擎和工作任务列表，为从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，而不管产品的实现特征。相应的a p l 及其参数可以映射到几 个不同的通信机制上，来适应各种不同的工作流实现模型。 3 ) 接口3 ：被调用应用程序接口( i n v o k e da p p l i c a t i o n1 1 1 t e 血c e ) 该接口是被调应用程序和工作流执行服务之间的接口。主要包括被调应用程序和工作 流执行服务之间的通讯功能，如连接工作流引擎和断开工作流引擎；数据处理功能，包括 传递工作流相关数据给被调应用程序，以及将被调应用程序的处理结果返回给工作流执行 服务。在简单的情况中，工作流引擎在本地处理应用程序调用，使用过程定义中的信息来 确定活动的性质、调用应用程序的类型和所需数据。被调用的应用程序可能存储在工作流 引擎中，或与工作流引擎一同存储在相同的平台下，也可以存放在一个独立的网络访问平 台上。 4 ) 接口4 ：工作流执行服务之间可互操作接口( w 砌( f l o wi m e r o p e r a b i l 埘i n t e r f a c e ) 该接口是不同工作流系统之间交互操作的接口，把活动或者子过程转移到另外一个执 行服务器中执行，即工作流引擎交互( w 6 r l m o we n 舀n ei n t e f c h a i l g e ) 。根据w f m c 的建议， 不同的工作流执行服务之间要提供工作流应用编程接口w a p i 来实现系统之间的互操作。 包括系统之间建立连接、交互的工作流对象访问、交互的数据处理、交互的活动管理以及 交互的过程控制等。 5 ) 接口5 ：系统管理和监控接口( a d 面n i s 删i o na i l dm o l l i t o r i n gi n t e 血c e ) 该接口是工作流服务和工作流管理工具之间的接口，实现对工作流的管理和监控。包 括资源控制、角色管理、用户管理、过程实例的管理、状态管理和审核管理。 工作流引擎是工作流管理系统的核心，为执行工作流实例提供运行环境。工作流引擎 的功能主要包括： 1 ) 解释工作流过程定义。 2 ) 创建、激活、暂停、终止工作流实例、活动实例。 3 调度在工作流活动。包括串行或并行操作等。 4 ) 维护工作流控制数据和相关数据，将工作流相关数据从应用程序或客户端传送到 其他应用程序或用户。 o 浙江工业大学硕士学位论文 5 监控和管理活动等。 工作流管理联盟定义了过程实例的六种运行状态，分别是起始、准备运行、运行中、 挂起、结束和终止。如图2 3 所示。 图2 3 工作流运行状态 工作流引擎通过调度算法进行流程流转( 如启动、终止、挂起、恢复等) ，再通过各 种环节调度算法实现对于环节的流转( 合并、分叉、选择等) 。 2 2 柔性工作流的建模方法研究 模型是用文字、符号、图表及关系式等形式抽象表示客观对象n 1 。工作流设计的核心 是过程定义，而工作流建模就是过程定义，是对业务过程的抽象表示。它包含了由工作流 实现业务过程执行中所涉及到的所有信息，如业务过程的开始和结束条件、构成业务过程 的活动以及各活动之间的连接规则等嘲。工作流模型除了过程模型，一般还包括组织角色 模型、资源模型等，从各方面对业务过程进行全面描述。本文主要描述工作流的过程模型， 如果没有特别注明，本文后续的工作流模型特指工作流的过程模型。 文献 2 1 给出了评价模型的四条标准： 1 ) 表达能力丰富：模型要提供丰富的建模概念，能表达大量约束集合而成的元素。 2 ) 容易理解：不管是领域专家还是普通用户，都能理解模型的含义。 3 ) 形式化：模型定义作为现实对象的形式化描述。 4 最小化：模型中概念不重叠。 l o 浙江工业大学硕士学位论文 2 2 1传统的工作流建模方法 理想的工作流模型不仅支持完整的工作流概念定义，为用户提供定义工作流所需要的 组件或元素为，还应该适应用户在建模过程中各种要求，即工作流描述能力要强，可以描 述各种业务过程类型。但目前为止，并没有理想的工作流模型，因为很难在一种模型中表 达流程的所有要素。 国内外的学者，如v a nd e r a a l s t 、k e l l e r 、范玉顺等人对工作流领域做出很大的贡献， 他们从各自研究背景提出工作流建模方法。工作流建模技术已经应用到很多领域，典型的 建模方法包括以下几种： 1 ) 基于有向图建模 基于有向图建模方法有很多，如活动状态图、流程图等。图中的节点表示流程中的活 动或者状态，有向弧表示或从节点间的时序关系和数据依赖关系。这类模型比较直观，便 于理解。但由于模型过于简单、缺乏数学表达的基础，无法对模型的正确性和有效性进行 验证。 2 ) 基于职能分解的建模 这类建模方法主要源于工业工程及软件工程领域，主要关注结构化的流程。将流程依 据组织内的职能分解成较小的单元，并采用阶层式的结构。使用这种建模方法，能为业务 过程的定义提供清晰的数据流图，但这类模型只能提供有限的信息，无法准确描述流程的 细节，也不能清楚描述资源冲突、并行流程、时效以及行为状态的信息。支持这类建模方 法典型技术有s a d t 、d f d 、e r 图、i d e f 0 、i d e f l 、i d e f 2 等。 3 ) 基于面向对象技术的建模 面向对象建模就是用面向对象方法来完成业务过程的分析建模，并得到相应的对象表 示。这类建模方法特别适合于对具有多个活动实体的大型复杂系统进行建模，表达工作流 过程非常清晰，主要优势是可重用性，并且通过继承和多态的特点来提高所得到模型的灵 活性嘲。但是，由于面向对象方法本质是一种自底向上的方法，不能形式化描述建模过程， 使得模型的可理解性差。 4 ) 基于p e 砸网建模 p 嘶网适用于多种系统的图形化和数学化建模工具，为描述和研究具有并行、异步、随 机性和分布式等特征的