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基于w e b 服务的工作流系统研究摘要 摘要 在计算机和网络广泛使用的今天，工作流技术成为解决企业或部门经营管理和生产过 程自动化、办公自动化的主流技术。工作流是业务过程的自动化，使业务流程依照既定的 规则自动地流动起来，当对管理过程调整时，采用工作流技术可以迅速方便地完成业务过 程的调整。对工作流技术进行深入研究对于提高部门的信息化程度，运行效率都有着重要 意义。然而，由于基于i n t e r n e t 应用的快速发展，传统的工作流技术越来越滩以适应现代 流程管理的需要。由于流程定义缺乏动态往和互撵作性曷而难以适应跨部门、跨组织的 分布式的应用。 w e b 服务的出现使我们看到了解决难题的希望。w e b 服务是封装成单个实体并发布到网 上的功能集合，i e b 服务与生俱来的动态性和互操作性可以很好地解决传统工作流所不能解 决的问题因此。把w e b 服务引入到工作流管理系统中必将使工作流技术进入一个新的发 展阶段。 根据我们在工作流领域和w e b 服务编程领域的长期研究和实践的积累，本文对w e b 服 务在工作流中的应用方式进行了分析，对其中的关键问题进行了深入的分析。从工作流模 型，工作流机等方面进行了深入地探索，提出了基于w e b 服务的工作流管理系统体系结构。 然后，本文从经典的p e t r i 网理论出发，对工作流建模技术进行了深入地研究，提出了形 式化的基于x m l 的工作流定义语言，作为工作流系统各模块之间信息传递的规范协议最 后描述了基于w e b 服务的工作流系统中各个模块的功能设计、关键算法和技术优势应用 结果显示。我们的工作是有效的。我们的系统有很强的实用价值，利用此工作流系统可以 显著建缩短监务流程的开发周期 关键词；工作流；w e b 服务；工作流引擎；p e t r i 网 基于w e b 服务的工作流系统研究 a b s t r a c t a b s t r a c t t o d a y ，t h ec o m p u t e ra n dn e t w o r ku s ee x t e n s i v e l y w o r k f l o wt e c h n o l o g yh a sb e c o m e am a j o rt e c h n o l o g yt h 甜s o l v e se n t e r p d s e eo rt h em a n a g e m e n t sp r o d u c t i o np r o c e s s a u t o m a t i o na n do f f i c ea u t o m a t i o n w o r k f l o wi st h ea u t o m a t i o no ft r a n s e c i i o np r o c e s s a n d t r a n s e c t i o nf l o wc a nb ep r o c e s s e da u t o m a t i c a l l ya c c o r d i n gt ot h ee s t a b l i s h e dr u l e t h e t r a n s a c t i o np r o c e s sc a nb ea d j u s t e d s w i f t l y a n de x p e d i e n t l yw h e ng o v e r n m e n t a d m i n i s t r a l i o np r o c e s si sr e o r g a n i z e do ra d j u s t e d i t si m p o r t a n tf o ru st or e s e a r c h w o r k f l o wt e c h n o l o g yt h a tc a ni m p r o v ei n f o r m a t i o n - b a s e dd e g r e e o p e r a t i o n a le f i c i e n g yo f d e p a r t m e n t b u tw t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e m e t - b a s e da p p l i c a t i o n t h et r a d i t i o n a l w f m s s y s t e mc a n n o tm e e tt h er e q u i r e m e n to ft h em o d e mp r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e m b e c a u s et h ed i s a d v a n t a g ei nt h ed y n a m i cp r o c e s sa n dc o o p e r a t i o ni np r o c e s s ，t h e t r a d i t i o n a lw f m sc a n n o td ow e l li nt h ed i s t r i b u t ea p p l i c a t i o no fm u t i - d e p a r t m e n t sa n d m u t i - o r g n a z i t i o n s t h ew e bs e r v i c ea p p e a r a n c ec a u s e du st os e et h eh o p ef o rs o l u t i o no ft h ed i f f i c u l t p r o b l e m w e bs e r v i c ei st h es i n g l ee n t i t yt h a ti ss e a l e da n dr e l e a s e di nt h ew e ba n d i n c l u d e do n eo rm o r ef u n c t i o n s b e c a u s eo ft h en a t u r a ld y n a m i cc h a r a c t e r i s t i ca n d c o - o p e r a t i o ni np r o c e s s w e bs e r v i c ei ss u p p o s e dt os e t t l et h ep r o b l e mi nt h et r a d i t i o n a l w o r t d l o ws y s t e m s s oi tw i l lb r i n gt h en e wd e v e l o p m e n tp e d o dw i t ht h ea p p l i c a t i o no fw e b s e r v i c ei nw o r k f l o wt e c h n o l o g y b a s e do nt h el o n g - t i m ea c c u m u l a t i o ni nt h ef i e l do fw o r k f l o wt h e o r ya n dw e bs e r v i c e p r o g r a mt e c h n o l o g y ，t h i sp a p e ra n a l y s e st h ea p p l i c a t i o nm e t h o do fw e b s e r v i c ei nw f m sa n dd i s s e c tt h ek e ya s p e c t s aw e bs e r v i c e - b a s e dw f m sa r c h i t e c t u r ei sp u tf o r w a r d a f t e rad e e p l yr e s e a r c hi nw o r k f l o wm o d e la n dw o r k f l o we x e c u t i o nm a c h i n e t h e n w e s t u d yt h r o u g h l yi nt h em o d e lt e c h n o l o g yf o rw o r kf l o wb a s e do nc l a s s i c a lp e t d - n e t ，a n d h a ss u g g e s t e dt h ef o r m a l i z e dx m l - b a s e dw o r kf l o wl a n g u a g ea st h es t a n d a r da g r e e m e n t f o ri n f o r m a t i o ne x c h a n g eb e t w e e ne v e r ym o d u l eo f t h ew o r kf l o ws y s t e m f i n a l l y t h ee a c h m o d u l e sf u n c t i o nd e s i g n t h ek e ya l g o d t h ma n dt h et e c h n o l o g i c a ls u p e r i o r i t yo fw o r k f l o w s y s t e mb a s e do nw e bs e r v i c ei sd e s c d b a d a p p l i c a t i o nr e s u l td i s p l a yt h a to u rj o bh a s 基于w e b 服务的工作流系统研究 m o r ee f f e c ta n do u rs y s t e mh a sv e r ys t r o n gp r a c t i c a lv a l u e m a k eu s eo ft h i sw o r kf l o w s y s t e mt ob ea b l et os h o r t e nb u s i n e s sp r o c e s sd e v e l o pc y c l en o t a b l y k e yw o r d s ：w o r kf l o w ；w e bs e r v i c e ；w o r k f l o we n g i n e ；p e t r i - n e t v 蕞十w e b 服务的t 作流系统研究 独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立 进行研究工作所取得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方 外，学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中国科学技术大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 签名这塑：幽日期幽二兰：皇! 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解中国科学技术大学有关保管、使用学位论文的规定，其中 包括：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；学校可以公布学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后应遵守此规定) 躲馘帆幽二堡型 玎 咖眇 基于w e b 服务的工作流系统研究第一章绪论 1 。1 选题背景 第一章绪论 随着计算机在日常办公及生活中的广泛使用，许多工作，如文章或报告的撰写、图纸 的设计、表单的填写等已经可以借助于计算机而得以完成。但这些工作在很多情况下经常 是某个更大的工作任务的一部分。例如在撰写好某篇文章或报告之后，可能需要将其提交 给另外某个人或某组人( 如领导、或审阅者) 进行批示或审阅；批示或审阅意见可能需要 汇集到某个人那里，以便对文章或报告进行进一步的修改、完善，如此可能会形成同一篇 文档在多个人之问的顺序或同时传递，最终形成的是一篇完整的文档或报告。当然在此过 程中不同的人看到的内容是相同的。但对这些内容能够进行的处理可能是不一样的( 他们 对文档的进一步处理可以看成是另外的工作任务) 。 在计算机大量使用之前，所有的工作，如文档的撰写、传送，批示，审阅、汇总等都 可能需要用手工的方式来完成在单机的情况下，某些工作如文档的传递等仍然需要手 工完成。只有在计算机网络环境下，才有可能构造一种计算机管理系统，使锝类似上面过 程中的各个步骤能够在在一定程度上自动地进行。在这种情况，工作流概念和相关技术就 发展起来了，一些实用的工作流管理系统也被开发出来用于构建企业软件环境。 随着计算机在企业应用中的广泛普及。一个个针对不周应用的独立的软件系统被开发 出来并被部署在统一的网络环境下不同的系统基于不同的技术来构建。他们互相无法调 用，这样就造成了一个个信息孤岛，无法集成应用和共享数据，如财务系统无法访问人事 管理系统的人员信息，不得不独立维护人员信息这样就使得整个系统难以管理和维护， 一个人员信息的改动必须同步到每一个用到此人员信息的应用系统中。在这种情况下，一 些通用的协议和标准出现了，如基于x m l 传输数据，基于s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s s p r o t o c 0 1 ) 调用w e b 接e l 等。这种基于通用协议建立可互操作的分布式应用程序的新平台 就是w e b 服务。如果一个系统使用w e b 服务来提供接口( 无论该系统的内部实现采用何 种技术：c c + + 。j a v a c # 等) ，其他系统都能够通过其w e b 服务接口进行调用，在这种 情况下，财务系统就可以通过人事管理系统的w e b 服务接口访问人员信息了。采用w e b 服 务有利于将整个企业应用按功能划分为一个个子系统，子系统通过w e b 服务提供其功能接 基于w e b 服务的工作流系统研究第一章绪论 口，这样如果要在企业应用中加入一个新的功能时，只需要加入一个新的子系统，他只完 成跟自身功能相关的任务，如要用到企业中的其他功能，则调用其他子系统的w e b 服务来 实现。这样就做到了真正的基于应用集成，大大节省了企业整体i t 应用成本。 工作流技术属于业务功能范畴，w e b 服务属于应用开发平台范畴，如果采用w e b 服务 来开发工作流系统。就能以通用接口的方式提供工作流服务接口，使得不需要修改工作流 系统的任何代码就可以向不同的系统提供工作流服务，而且由于w e b 服务天生的分布性， 可以最大限度地做到将工作流功能与系统的业务功能解耦，使得业务系统和工作流系统可 以独立发展，提高整个系统的弹性和健壮性 1 2 本文的研究意义和研究内容 1 2 1 本文的研究意义 工作流技术和w e b 服务开发技术都处于发展初期，且又具有广阔的应用前景。所以对 基于w e b 服务的工作流系统进行研究在理论上和实践上都非常有意义。 工作流技术是构建企业软件环境的一项基础技术，应用前景非常广阔。正是由于工作 流功能在许多重要的应用领域都有着很高的潜在价值，进入9 0 年代以来l ，随着计算机网 络在应用中的日益普及，越来越多的研究机构与软件厂商纷纷在工作流管理系统的研究与 开发方面投入了大量的人力与物力，由此形成几百种各具特色的工作流产品但是这些工 作流产品因其设计的出发点、适用的领域及所运行软、硬件平台的不同而各有其不同的特 点，缺乏统一的理论基础针对这种应用上的实际需求及工作流产品市场的实际状况，1 9 9 3 年8 月成立了一个名为“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 ) 的国际组织，专门负责有关工作流管理系统的标准化方面的工作1 9 9 4 年1 1 月2 9 曰 w f m c 发布了工作流系统参考模型( w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ) ，详细描述了工作流系统 的有关概念嘲，并在此基础上给出了工作流管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m s w m s ) 的各主要组成部分，各部分的功能及相互之间的接口 但是工作流系统参考模型定义的过于复杂。至今还未出现一个工作流产品，能够实现 模型中定义的所有功能，并且模型中的某些部分并非合理，所以基于工作流参考模型进行 理论研究，提出一个实用的、简易的模型是现今工作流研究的一个热点 2 基于l r e b 服务的工作流系统研究第一章绪论 工作流系统的应用背景决定了其用户工作在不同的软、硬件平台之上，分布在不同的 地理位置。w e b 服务基于标准的协议，是构建分布式系统和跨i n t e m e t 集：成异构系统的最新 和最佳平台。将两者结合起来研究是当下学术领域的一个研究热点，且远未达到成熟的程 度，对基于- w e b 服务的工作流系统进行理论研究、构建一个具体的模型，为其理论的发展 和完善有一定的补充作用。 虽然工作流系统的相关理论已相对完善，但是基于工作流理论构建的大部分工作流管 理系统在应用上尚存在这样或那样的问题； l ，工作流系统参考模型只是从高层定义了系统的结构，并没有对流程其体运转模型 进行指导，需要在开发的时候针对具体情况提出自己所支持的流程运转模型。这 样就造成了商用工作流系统满足不了一些特定需求的情况。 2 ，工作流系统与应用系统如何做到最大程度的解耦。工作流系统所用到的信息大多 在应用系统中定义，如组织机构信息、用户角色信息、用户审批的资源、用户进 行操作的界面等。但这些信息需要在工作流系统中使用，采取何种方式将这些信 息平滑地从应用系统传递至工作流系统? 3 ，每一家公司的工作流应用都有特殊案例，没有两家公司会以同样的方式导入同样 的工作流程，如何在工作流系统中实现流程的动态修改，将一个流程稍加修改就 可以应用于新的环境? 4 ，对于某些复杂的业务，需要做到跨异构系统进行工作流处理，使工作流系统充当 异构系统集成的粘合荆 本文针对这些问题，提出了自己的解决方案和一个可实际使用的工作流系统，对工作 流系统开发具有一定的借鉴意义。 1 2 2 本人的主要工作 本人的主要工作如下： 1 、对于工作流系统的相关概念、技术进行深入的理论研究，为基- 亍：w e b 服务的工作流 系统的研究打下坚实的理论基础。 2 、对- 于w e b 服务的概念、体系结构，以及相关协议、标准和技术进行研究，深入了解 其内部运作机理。 3 、结合w e b 服务和工作流，研究两者结合的合理性、优势和实用性，并提出了基于 w e b 服务的工作流系统的体系结构 3 基于w e b 服务的工作流系统研究第一章绪论 4 ，研究工作流的各种建模方法，提出了本系统所支持的工作流过程模型给出了基于 x m l 的工作流过程定义描述语言 5 、基于w e b 服务的工作流系统各个模块的设计、基于n e t 平台的工作流系统实现及 提供给业务系统调用的w e b 服务接口描述 6 、基于w e b 服务的工作流系统的应用分析 1 3 本文结构安排 本文组织如下： 1 绪论介绍论文的选题背景，提出了论文的研究意义和研究思路。 2 工作流系统理论基础。研究和分析工作流的起源，工作流相关概念，参考模型， 工作流的相关标准。 3 w e b 服务技术。研究和分析w 曲服务的起源、定义、体系结构及相关标准 4 基于w e b 服务的工作流系统设计。本部分是基于w e b 服务的工作流系统的理论分 析和阐述。研究和分析w e b 服务跟工作流结合的合理性和先进性，提出了基于v v e b 服务的 工作流系统结构及设计思路。并对工作流系统实现的理论基础一工作流建模进行了深入阐 述，包括p e t d 网理论、工作流网，提出了基于x m l 的工作流过程定义语言，作为系统实现 的基础。 5 基于w e b 服务的工作流系统实现。在前面的理论研究的基础上，研究基于w 曲服 务的工作流系统的主要模块的功能、数据结构和算法详细设计和实现。 6 工作流应用。包括工作流系统跟业务系统的结合方式目前工作流系统的实际应 用情况。 7 结论与展望。对本文作一个简单的小结，并介绍该课题研究的整体构思与展望。 4 基于w e b 服务的工作流系统研究 第二章工作流系统理论基础 第二章工作流系统理论基础 2 1 工作流技术综述 2 1 1 工作流起源 工作流技术发端于上世纪七十年代中期办公自动化领域的研究工作【1 | ，但工作流思想的 出现还应该更早，1 9 6 8 年f d l zn o r d s i e c k 就已经清楚地表达了利用信息技术实现工作流 程自动化的想法。当时与工作流有关的研究工作包括：宾夕法尼亚大学沃顿学院的m i c h a e l d 。； i s m a n 开发的原型系统s c o o p ，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 yj 。n u t t 等人开发的o f f i c e t a l k 系列试验系统，还有a n a t o ih o l t 和p a u lc a s h m a n 开发的a r p a n e t 上的“监控软件故障报告”程序。s c o o p ，o f f i c e t a l k 和a n a t o lh o l t 开发的系统都采用p e t r i 网的某种变体进行流程建模其中s c o o p 和o f f i c e t a l k 系统， 不但标志着工作流技术的开始。而且也是最早的办公自动化系统。 七十年代人们对工作流技术充满着强烈乐观情绪嘲，研究者普遍相信新技术可以带来办 公效率的巨大改善，然而这种期望最终还是落空了人们观察到这样一种现象，一个成功 的组织往往会在适当的时候创造性的打破标准的办公流程；而工作流技术的引入使得人们 只能死板的遵守固定的流程，最终导致办公效率低和人们对技术的反感七十年代工作流 技术失败的技术原因则包括：在办公室使用个人计算机尚未被社会接受，网络技术还不普 遍。开发者还不了解群件技术的需求与缺陷。 含有工作流特征的商用系统的开发始于1 9 8 3 年至1 9 8 5 年问，早期的商用系统主要 来自于图像处理领域和电子邮件领域图像处理许多时候需要流转和跟踪图像，工作流恰 好迎合这种需求；增强的电子邮件系统也采用了工作流的思想。把原来点对点的邮件流转 改进为依照某种流程来流转。在这些早期的工作流系统中只有少数获得了成功。 进入九十年代以后，相关的技术条件逐渐成熟，工作流系统的开发与研究进入了一个 新的热潮。1 9 9 3 年国际工作流联盟的成立标志着工作流技术进入了一个相对成熟的阶段【1 j 据调查，截至2 0 0 4 年共有3 0 0 多种软件声称支持工作流管理或者拥有工作流特征工作流 技术被应用于电讯业、软件工程制造业、金融业、银行业、科学试验、卫生保健领域， 航运业和办公自动化领域。 5 基于w e b 服务的工作流系统研究 第二章工作流系统理论基础 2 1 2 工作流技术国内外发展现状 国外现有很多公司致力于开发商业化的工作流系统，一些著名的工作流领域软件供应 商不断推出新的产品。如旧m 的h 0 2i o s o f x 与m q s e d e s 工作流， f u j i t s u 的1 2 f l o w ， 日e a 的w li ，s a p 的n e t w e a v e r 。s o n i c 的or c h e s t r a t i o ns e r v e r 。l o t u s 的基于li n u x 的d o mi n o w o r k f l o w 等，都是最新的工作流产品。国内现在许多公司也在着力开发商业化 的工作流系统，做的比较好的有西安协同数码股份有限公司的s y n c h r o f l o w ，杭州信雅 达的s u n f i o w ，还有上海东兰的d l f i o 等。都是国内比较著名的工作流软件开发公司。目 前，商业开发的工作流管理系统种类繁多，因为有关标准化的制定还在完善和发展中，所 以有必要对现有工作流管理系统进行分类，以便更好地认识和选用关于工作流管理系统 的分类方法有很多，现将常见的几种分类方法列于表1 和表2 。 表2 1 工作流管理系统分类之一： 医三芝生震翟夏至型 黧。j 至薹三。巍缀兰竺篓豳 以通信( 电子邮件) 为基于文件的工作流专业型工作流管理型工作流系 中心的工作流系统系统 系统统 以文档为中心的工基于消息的工作流通用型工作流特定( 设定) 型工 作流系统系统 系统作流系统 以过程为中心的工基于w w w 的工协作型工作流协作型工作流系 作流系统( 对应生产作流系统系统( 传统分 统 型工作流)基于群件与套件系法，涵盖了专业生产型工作流系 统的工作流型和通用型工 统 作流系统 表2 2 工作流管理系统分类之- - 过程特点结构化工作流u p 席工作流 建模方式 面向文档工作流，面向过程工作流 底层支撑 基于邮件工作流，基于数据库工作流 执行方式 任务推动工作流，目标拉动工作流 6 基于w e b 服务的工作流系统研究第二章工作流系统理论基础 上述分类法存在重叠和交叉之处，每种分类产品又有各自的特点，具体特点本文中不 作详细介绍，可参见文献1 1 和文献网。 。 相比之下，工作流技术在研究方面的进展要落后于商业应用。目前，国外许多科研机 构和学校已经开展了很多相关的研究工作。也取得了不少研究成果。比较著名的有i b m 公 司a i m a d e n 研究中心研究开发的分布式工作流管理系统e x o t j c a ，f m q m 美国佐治亚 大学计算机系研究开发的具有自适应性的工作流管理系统m e t e o r ，欧洲多机构合作开发的 基于分布式主动数据库技术的w | d e 工作流系统，瑞士联邦银行和萨尔兰大学共同研究的 基于状态和活动图的m e n t o rt 作流系统，惠普实验室的o p e n p m 工作流系统，德国埃朗 根大学的m o b i l e 工作流系统等1 1 】另外，在该研究领域比较活跃的学者有w i lv a nd e r a a l s t 和m i c h a e lz u r m u e h l e n 【7 】。他们在工作流理论研究方面都取得了不少成就。 国内关于工作流方面的研究还处于起步阶段，当前在这方面研究比较多的国内学者主 要有清华大学的范玉顺，史美林等此外，中科院、北京航空航天大学、浙江大学等高校 及研究所也都在工作流技术方面展开了相应的研究 与此同时，许多工作流研究相关的组织机构也应运而生。国际上的主要有：国际工 作流管理联盟w f m c ；国际工作流与重组协会w a i a ；国际工作流联盟姊妹站 e 2 w o r k f l o w ；公司下属研究机构，比较著名的有i b m 公司的a m a d e n 研究中心。国 内这方面的专门机构比较少，主要有清华大学建立的s i m f l a w 工作流网站。此外，由企 业发起的“工作流管理系统技术研讨会”在工作流技术商业开发和应用标准制定方面也做 了很多工作。 2 1 3 工作流技术研究关键问题 工作流技术研究内容。工作流技术主要包括工作流建模技术、工作流实现技术，以及 工作流执行和管理。工作流是个过程行为，对工作流进行过程建模是工作流管理系统的基 础。也是难点。工作流过程建模是把一个具体、复杂、完整的业务过程( 包括“w h o ”，“w h a t ”， 。w h e n ”三要素) 用抽象模型表示出来，并通过计算机实现操作1 j 工作流过程模型描述方法1 8 l 有形式化描述和非形式化描述，前者通过建模语言描述业 务流程，如面向对象技术中的u m l 、w m c 定义的工作流描述语言等；后者是通过可视 化较强的图形符号来描述业务流程，这一类过程建模的工具很多，比较成熟的主要有fo ： i d e f 族法、l o a d 法、e e p c 法、p e t r i 网法、d f d 法等 由于工作流过程的复杂性，对于过程描述，建立可读性强，又可以被计算机接受的模 型变得尤为重要。p e t r i 网有坚实的数学理论作为基础，以及它独有的特点【1 ”，使它被 认为是最有前途的工作流建模方法1 1 1 1 经典p e t r i 网【1 0 l 是一个具有2 种节点( 库所和变 迁) 形式的可双向控制的图表2 个节点之间的通过弧线连接。相同类型的2 个节点不允 7 基于f e b 服务的工作流系统研究第二章工作流系统理论基础 许相连库所节点用圆圈来表示，变迁节点用矩形表示另外，在经典p e t r i 网基础上进 一步扩展，出现了高级p e t r i 网，包括有色p e t r i 网、时间p e t d 网( 包括广义随机p e 们网 和确定性时间p e t r i 网) 以及层次p e t d 网，它们的出现使得有数据和时间为重要因素的复杂 过程建模变得更加容易1 1 0 。”目前在理论研究上，基于p e t r i 网的工作流建模是研究的 热点，p e k i 网被认为是目前具有较好基础的、适合描述工作流过程的建模方法i ”】 工作流管理系统0 n f m s ) 是个计算机软件系统，根据工作流管理联盟( w f m c ) 对工作流管 理系统的定义，工作流管理系统应提供阶段功能、运行阶段控制功能和运行阶段人机交互 功能f 射 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。工作 流管理联盟给出的一般性工作流管理系统的产品体系结构图和工作流参考模型l ”】，使工作 流管理系统的开发有了一定的参考标准。规范化了工作流产品市场。 工作流的执行是个人和计算机共同工作的过程，工作流管理系统的实际操作是放在具 体业务过程中的，需要人的参与和管理，一个工作流管理系统的成功执行，离不开协调和 管理的科学运用。 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 m e t i n t r a n e t 等功能【1 4l ，工作流技术的发展 更趋于完善和成熟 工作流技术的现存问题和研究方向。 工作流技术研究虽然取得了一定的成果，但是还 存在不少问题亟待解决。今后的研究方向如下： 1 ) 理论研究方面工作流相关术语的定义和统一。由于工作流技术的商业应用早 于理论研究，对于工作流技术中相关的概念还需要不断完善，国际工作流联盟在这方面做 了很多工作。工作流建模。包括建模过程描述、建模仿真方法，模型优化，模型验证( 如 防死锁) 、不同功能模型的集成等。对于工作流模型的研究目前是理论研究领域的热点 w m p v a nd e ra a l s t 。在工作流建模，特别是基于p e t r i 网的建模方法研究上有不少成 果。新环境下的工作流随着业务规模和跨度的变化，传统的工作流已不适应工作要 求，需要考虑其他方法来解决新环境下的工作流系统主要包括大规模应用环境中事务模 型( t r a n s a c t j o n a lm o d e l i n g ) 研究；分布式环境下工作流的资源协调和任务优化；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t 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 8 基于n b 服务的工作流系统研究第二章工作流系统理论基础 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 tc o n b o i 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。 2 1 4 工作流技术与其他学科的关系 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。 工作流技术与协同设计f 悱侣1 现在，对于工作流技术与协同设计之间的关系和区别 并没有十分明确的论述很多时候都把工作流技术作为协同设计中的一个群件技术 ( g r o u p w a r e ) 【侣1 来研究。从两者的定义和研究目的来看，工作流技术主要偏重于技术的 开发和实现一个工作流管理系统，它的执行是有一定的时序和逻辑性的，整个业务过 程是可知的，要对它有充分的认识，才能建立完善准确的模型。 而协同设计更偏重于对一 种设计理念和方法的研究。在协同设计中存在更多不确定性和动态因素，需要种有效的 协同方法来进行资源分配、交换和共享。由于工作流技术和协同设计的产生背景和应用对 象不同i 矗15 1 ，所以一开始并没有把两者联系在一起。但是随着c i m s 工程的不断发展和 推广。工作流技术已不再是应用于单一的文档管理，w e b 工作流，分布式工作流 ( d i s t r i b u t e dw o r l d l o w ) 、协同工作流( c o l l a b o r a t i v ew o r k f l o w ) 、事务工作流 ( t r a n s a c t i o n a lw o r k f l o w ) 【2 1 、高级工作流( a d v a n dw o r k f l o w ) 、科学工作流( s c i e n t i f i c w o d o l o w ) 、智能工作流( i n t e l l i g e n t w o d d l o w ) 等等，这些新的应用的出现，使得协同设计 和工作流技术的关系更加紧密 分布式、异构性、具有高效柔性、强大建模功能、跨领域协同工作、智能化是现代工 作流技术研究的一个发展趋势i o i ，因此，要用协同设计的思想来指导工作流管理，用先进 的工作流技术支持协同设计环境使之更好地达到规范、高效的信息化要求。 9 基于w e b 服务的工作流系统研究第二章工作流系统理论基础 工作流技术与管理科学【l oj 企业实施信息化工程主要是围绕企业本身的t q c s ( 时 间、质量、成本和服务) 进行的。目的是为了提高企业的效率和竞争力工作流技术是在企 业信息化进程中产生的，所以它必将服务于企业 工作流管理系统的设计有一定的针对性，特别是要和企业的具体经营管理结合起来。 要在充分了解企业经营过程之后，才能根据实际要求进行建模和设计工作流管理系统能 否成功地执行，不单单是依靠先进的计算机科学解决现存的种种技术问题，最重要的是， 工作流的运作离不开人的参与虽然现在有部分全自动的工作流系统，可以不依赖于人而 独立完成工作，但一般不能处理复杂的事务过程。当今越来越多的企业融入全球化竞争。 企业经营规模和跨度都越来越大。人与人、部门与部门、企业与企业、跨行业之问的关系 也越来越复杂，协同工作、虚拟企业、网络化制造等新的方式出现，要求企业完善和改进 管理制度，提出新的更加科学有效的管理机制。只有这样，才能协调好企业内部及外部错 综复杂的关系，才能更好地发挥工作流技术等先进的信息化技术，实现“人机”和“盯+ 管 理”的协调和统一 现在国内很多企业在管理上还存在很多弊端，由于管理制度的不规范很难顺利在企业 实施信息化一且运行了信息化管理软件系统，很多东西都要按照流程办事，由于人员制 度不完善和管理的不当，往往会阻碍信息化进程的运作，降低工作效率正如h a r r i n g t o n 在 书中提到的那样，缺乏套优秀的白领评估机制，是经营过程提高的最大的障碍如果不 能有效地衡量一个人的能力，那就无法控制他的工作，如果无法控制一个人的工作，那么 就无法对他进行管理。所以，工作流技术的发展必须与企业管理相结合没有好的管理。 再好的工作流管理系统也难以发挥它应有的作用和优点。 2 2 工作流系统概念 2 2 1 工作流概念 工作流是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念。通过将工作活动分 解成定义良好的任务、角色、规则和过程来进行执行和监控，达到提高生产组织水平和工 作效率的目的。工作流技术为企业更好地实现经营目标提供了先进的手段。工作流管理系 统( w m s ) 是以规格化的流程描述作为输入的软件组件，它维护流程的运行状态，并在人 和应用之间分派活动。在此，我们先定义一些基本的术语：流程定义( p r o c e s sd 酮n i t i o n ) 和流程实例( p r o c e s si n s t a n c e ) 一个流程定义是一个业务流程或过程的规格化描述。 一个流程实例是流程定义的一个运行实体工作流管理系统还处于技术发展曲线上的初级 1 0 基于w e b 服务的工作流系统研究第二章工作流系统理论基础 阶段。目前，工作流中使用了过多的概念。在这个领域中的大量规范和工具没有一个是相 似的，他们之间主要的分歧在于如何阐述流程中的步骤。 在介绍工作流时有一个话题必须包括那就是工作流和业务流程管理( b u s i n e s s p r o c e s sm a n a g e m e n t b p m ) 的关系1 15 j 。术语。工作流。通常描述人与计算机系统的一 系列相关交互在开发人员中，工作流经常被提及有时，工作流的意思是指一些不同的u i 界面业务流程管理的范围比较广，相比之下工作流多半局限于技术领域。业务流程管理 还从管理人员的角度涉及了非技术问题。比如分析、组织的效率 2 2 2 工作流管理系统概念 工作流管理系统是以规格化的流程描述作为输入的软件组件，它维护流程的运行状态， 并在人和应用之间分派活动，推进工作流实例的执行。并监控工作流的运行状态。 工作流管理系统可以描述不同覆盏范围和不同时间跨度的经营过程，根据经营过程以 及组成活动的复杂程度，工作流管理系统可以采取多种实施方式，在不同实施方式中，所 应用的信息技术、通信技术和支撑系统结构会有很大的差别工作流管理系统的实际运行 环境也可以在一个工作组内部，也可以在全企业所有业务部门。 工作流管理系统在实际系统中的应用一般分为三个阶段1 1 q ：即模型建立阶段、模型实 例化阶段和模型执行阶段。在模型建立阶段，通过利用工作流建模工具，完成企业经营过 程模型的建立，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。模型实例化阶 段完成为每个过程设定运行所需的参数，并分配每个活动执行所需要的资源，模型执行阶 段完成经营过程的执行，在这一过程中，重要的任务是完成人机交互和应用的执行。 2 3 工作流应用目标领域 使用工作流管理系统的目的之一是作为企业应用系统集成( e a i ) 的平台。在当前大部 分企业级i t 架构中，各种各样的异构应用和数据库运行在企业内网中。在这些系统被应用 到组织时，都有一个清晰的目标例如，客户管理，文档管理、供应链，订单、支付、资 源计划等等。让我们称这些系统为专门应用。每一个专门应用都包含它们所支持业务流程 的领域知识这些专门应用中的自动化流程，被拼装到企业中更大的非自动化流程中。每 当一个这样的专门应用安装并投入使用，都会带来涉及其他多个应用的新功能需求企业 应用系统集成( e a | ) 就是通过使用多个专门应用满足软件新需求的方法。有时这只需要 在两个应用之间提供数据通讯的通道。专门应用将很多业务流程硬编码在软件中可以这 么说，在你购买专门应用时，你是购买了一组固定的自动化业务流程。而工作流管理系统 是不必事先知道问题域的相关信息的。工作流管理系统将业务流程描述作为输入并管理流 程实例的执行，这使得它比专门应用更灵活( 当然你也要花精力编写业务流程的规格化描 1 1 基于w e b 服务的工作流系统研究第二章工作流系统理论基础 述) 这就是为什么说工作流管理系统和专门系统是相互补充的工作流管理系统可以用 来管理全局的业务流程如果专门应用支持你所需要的业务流程，那么使用专门应用。在 此讨论的工作流管理系统的第一种使用方式就是：结合所有的专门应用，使用工作流管理 系统构建一个e a i 平台 工作流管理系统能够发挥很大价值的第二个使用方式是：协助涉及多人相关任务工作 流软件的开发为了达到这个目的。大部分工作流管理系统都有一个方便的机制，来生成 执行任务的表单对于专注于i s o 或者c m m 认证的组织。采用这种方式使用工作流管 理系统能够显著提高生产率。不用将过程用文字的形式写在纸上，工作流管理系统使你通 过流程定义建模实现过程的自动化( 如使用基于w e b 的应用) 工作流管理系统的第三种使用方式是：将工作流引擎嵌入到其他应用