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基于工作流技术的办公自动化系统的研究 计算机软件与理论专业 研究生：段绮丽指导教师：常致全 由于可以利用计算机软件系统控制其执行的过程都可以广义地称为工作流， 因此工作流技术作为过程建模和过程管理的核心技术，可以应用于各种业务领 域快速有效地构造符合企业需求的业务管理系统。它将业务过程管理从应用软 件中分离出来，使应用系统的开发人员不必陷于具体的业务内容，业务过程由 业务机构自行定义管理，有利于企业根据市场的变化快速地进行业务重组，实 现业务经营过程的再造。因为工作流技术为实现业务流程再造提供了有效的途 径，它很快便得到了广泛的应用，而关于工作流技术及其应用的研究也迅速地 发展起来。在工作流技术的发展过程中产生了不少新的思想和方法，同时新的 研究热点也不断涌现，工作流模型的柔性化及工作流运行期的动态控制便是其 中之一。 本文针对这一热点问题在深入分析总结当前工作流建模技术的基础上，提出 了一种混合的柔性化工作流建模技术。对工作流过程模型的基本模型单元进行 了深入的分析讨论，并通过在基本模型单元的属性结构中增加扩展属性集合的 方法，提高了模型支持工作流运行期动态控制的能力。此后，笔者根据该柔性 化工作流建模技术对办公自动化系统的模型设计进行了分析和研究，建立了便 于进行工作流运行期动态控制的系统数据模型，较好地解决了企业工作流程复 杂多样、变化频繁的系统需求。 现代企业物理位置分散、信息资源分布于异构计算机环境的特点，使现代信 息系统的体系结构逐渐由最初集中式的c s ( c l i e n t s e r v c r ) 结构向分布式的基 于w e b 的b s ( b r o w s e r s e r v e o 结构转化。在这样的需求背景下，本文通过对j 2 e e 技术框架及常用办公自动化系统实现技术的分析比较，选择j 2 e e 分布式对象技 术设计并实现了基于工作流技术的办公自动化系统的w e b 应用平台。 全文分为五章： 第一章是前言，介绍了研究的背景、国内外现状及本文的主要研究方向和内 容。 第二章对工作流技术理论进行了分析讨论。阐述了工作流技术的相关概念， 讨论了工作流管理系统的功能和体系结构、工作流管理系统的分类以及工作流 的过程建模方法。 第三章提出了一种柔性化的工作流建模方法，对柔性化过程模型的基本模型 单元以及建模方法对工作流运行时动态控制的支持进行了研究a 第四章讨论了基于柔性化工作流建模方法的系统数据模型的设计和基于w e b 的系统应用平台的设计与实现。 第五章对全文进行总结，展望下一阶段的工作。 关键词：工作流技术、模型元素扩展属性集、工作流动态控制、w e b 、办公自动 化 t h er e s e a r c ho fo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mb a s e do nw o r k f l o w t e c h n i q u e b e c a u s et h ep r o c e s sw h i c he x e c u t i o nc a nb ec o n t r o l l e dw i t hc o m p u t e r s o f t w a r es y s t e mm a ye q u a l l yc a l l e dw o r k f l o w ，t h ew o r k f l o wt e c h n i q u e ，a s ac o r et e c h n i q u ef o rp r o c e s sm o d e l i n ga n dp r o c e s sm a n a g e m e n t ，c a nb eu s e d i nv a r i o u sb u s i n e s ss p h e r e st oq u i c k l ya n de f f e c t i v e l yb u i i db u s i n e s s m a n a g es y s t e m ss a t i s f y i n gr e q u i r e m e n t so fe n t e r p r i s e s t h et e c h n i q u e h e l p st os e p a r a t et h eb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n tf r o ma p p l i c a t i o n s o f t w a r e ，f r e e ss y s t e md e v e l o p e r sf r o ms p e c i f i cb u s i n e s sc o n t e n t s ，a n d t h eb u s i n e s sp r o c e s sc a nb ed e f i n e da n dm a n a g e db yb u s i n e s so r g a n i z a t i o n t h e m s e l v e s ，t h u se n a b l e st h ee n t e r p r i s e st or e b u i l dt h e i rb u s i n e s s r a p i d l yt ok e e pu pw i t ht h em a r k e tc h a n g e s ，a n dt or e a l i z eb u s i n e s s r e c o n s t r u c t i o n b e c a u s ew o r k f l o wt e c h n i q u ep r o v i d e sa ne f f e c t i v ew a yt o r e a l i z eb u s i n e s sr e c o n s t r u c t i o n ，s o o nh a si tb e e na p p l i e dw i d e l y a n d t h es t u d yo ft h i st e c h n i q u ea n di t sa p p l i c a t i o na l s od e v e l o p sq u i c k l y i nt h ed e v e l o p m e n to fw o r k f l o wt e c h n i q u e ，an u m b e ro fn e wi d e a sa n d m e t h o d sa p p e a r ，a tt h es s m et i m en e wh o tp o i n t si nt h es t u d ye m e r g e c o n s t a n t l y ，o n eo fw h i c hi st h ef l e x i b i l i t yo fw o r k f l o wm o d e la n dt h e d y n a m i cc o n t r o lo fw o r k f l o ww h i l ei t i s i n m o t i o n o nt h eb a s i so fd e e p g o i n ga n a l y s i sa n ds u m a r i z a t i o no fp r e s e n t w o r k f l o wm o d e l i n gt e c h n i q u e ，i na c c o r d a n c ew i t ht h ea b o v e m e n t i o n e dh o t p o i n t ，w ea d v a n c e dam i x e dt e c h n i q u ef o rf l e x i b l ew o r k f l o wm o d e l i n g i n t h i sp a p e rat h o r o u g ha n a l y z ea n dd i s c u s so ne l e m e n t a lm o d e iu n i t so f w o r k f l o wp r o c e s sm o d e lh a sb e e nm a d e ，a n db yt h em e a n so fa d d i n ge n l a r g e d p r o p e r t ys e t st ot h ep r o p e r t ys t r u c t u r eo fe l e m e n t a lm o d e lu n i t s ，t h e a b i1i t yo ft h em o d e lt os u p p o r td y n a m i cc o n t r o lo fw o r k f l o ww h i l ei t i s i nm o t i o ni si m p r o v e d a f t e r w a r d s ，t h ea u t h o rh a sa n a l y z e da n ds t u d i e d t h ed e s i g no ft h eo f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mm o d e l ，a c c o r d i n gt ot h ea b o v e l f l e x i b l ew o r k f l o wm o d e l i n gt e c h n i q u e ，b u i l tas y s t e md a t am o d e lw h i c h m a k e si te a s yt od y n a m i c a l l yc o n t r o lw o r k f l o ww h i l ei t i si nm o t i o n ，a n d t h e ns o l v e dt h es y s t e mr e q u i r e m e n t so fb u s i n e s sw o r k f l o wp r o c e s sw h i c h i sc o m p l e xa n dc h a n g e sf r e q u e n t l y s e p a r a t i n go f p h y s i c a l p o s i t i o na n di n f o r m a t i o nr e s o u r c e s s c a t t e r r i n gi nd i f f e r e n tc o m p u t e re n v i r o n m e n t sa r ec h a r a c t e r i s t i c so f m o d e r ne n t e r p r i s e s ，t h i sm a d et h es y s t e ms t r u c t u r eo fm o d e r ni n f o r m a t i o n s y s t e mc h a n g e ds t e pb ys t e pf r o mo r i g i h a lc e n t r a l i z e dc sa r c h i t e c t u r e t od i s t r i b u t e dw e b b a s e db sa r c h i t e c t u r e o nt h eb a c k g r o u n do fs u c h r e q u i r e m e n t s ，b ya n a l y z i n ga n dc o m p a r i n gp o p u l a rt e c h n i q u ef o rr e a l i z i n g o f f i c ea u t o m a ti o ns y s t e ma n dt h ej 2 e et e c h n i q u ef r a m e ，w ec h o o s et h e d i s t r i b u t e do b j e c tt e c h n i q u ej 2 e et od e s i g na n dr e a l i z et h ew e b a p p l i c a t i o np l a t f o r mf o ro f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e mt h a tb a s e d0 1 2w o r k f l o w t e c h n i q u e t h ep a p e ri sd i v i d e di n t of i v ec h a p t e r s ： c h a p t e rli sap r e f a c e ，i n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n do fs t u d y ，c u r r e n t a c h i e v e m e n t sa th o m ea n da b r o a d ，p r e s e n t st h em a i no r i e n t a t i o na n d c o n t e n t so fs t u d y i nc h a p t e r2w eh a v ea n a l y z e da n dd i s c u s s e dt h ew o r k f l o wt h e o r y ， e x p l a i n e d s o m er e l a t i v e c o n c e p t s ，a n dd i s c u s s e dt h e f u n c t i o na n d s t r u c t u r eo fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m c l a s s i “c a t i o no fw o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dm e t h o df o rm o d e lin go fw o r k f l o wp r o c e s s i nc h a p t e r3w eh a v ea d v a n c e daf l e x i b l em o d e l i n gm e t h o do fw o r k f l o w ， a n ds t u d i e dt h ee l e m e n t a lm o d e lu n i t si nf l e x i b l eq r o c e s sm o d e l ，a n dh o w t h em o d e l i n gm e t h o ds u p p o r td y n a m i cc o n t r o lo fw o r k f l o ww h i c hi s i n m o t i o n i nc h a p t e r4w eh a v ed i s c u s s e dt h ed e sig no fs y s t e md a t am o d e lb a s e d o nf le x i b l ew o r k f l o wm o d e l i n gm e t h o d ，a n dt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no f w e b b a s e ds y s t e ma p p l i c a t i o np l a t f o r m 1 v c h a p t e r5g i v e sas u m m a r yt ow h o l ep a p e r ，a n dl o o k sf o r w a r dt h ef u t u r e w o r k k e y w o r d ：w o r k f l o w ，e n l a r g e ds t r u c t u r ep r o p e r t y s e t so fm o d e lu n i t d y n a m i cc o n t r o lo fw o r k f l o w ，w e b ，o f f ic ea u t o m a ti o n v 第一章绪言 1 1 研究背景 2 0 世纪社会进入信息化时代以来，企业之间竞争逐渐加剧，使得传统的管 理运作方式已越来越无法满足企业自身发展的需要，提高工作效率、改善经营 管理模式便成为了信息社会对现代企业提出的新需求。于是人们提出了办公自 动化的概念，实现企业经营管理的信息化、自动化，以达到提高企业经营效率 同时降低企业经营成本的目的。 在办公自动化的初期阶段主要是对文字处理软件及单机的文档管理系统的 应用，利用计算机代替手工作业，提高了个人的工作效率，但是对整体办公效 率的提高却影响不大。 此后，随着数据库技术及计算机网络技术的迅速发展，特别是i n t e m e t 、 i n t r a n e t 的日益普及，许多企事业单位都纷纷建立了自己的网络化办公信息管理 系统。传统的以纸张为载体、由人工完成信息传递与处理的工作方式效率低， 需要花费大量的人力、物力来完成信息的处理、组织、存储以及查询检索，而 采用网络办公信息系统则可使信息传递和信息处理通过计算机的协助快速地完 成，这些系统中数据库技术的应用也使信息的存储和检索变得更为方便快捷， 极大地提高了企业的办公经营效率。因此这类系统也赢得了广阔的应用发展空 间。 在得到广泛应用的基础上，网络办公信息管理系统( 网络办公自动化系统) 也在进一步地演变发展，由最初的支持集中式计算的c s ( c 1 i e n t s c r v e r ) 体系 结构逐渐向分布式的基于w e b 、构架于b s ( b r o w s e r s e r v e 0 的体系结构转化， 以适应企业物理位置分散、企业信息资源分布予异构计算机环境等现代企业信 息系统的新特征。同时，2 0 世纪8 0 年代中期发展起来的工作流技术作为支持现 代企业经营过程自动化、企业经营过程再造、企业经营过程控制与管理的项 关键性技术也逐渐被引入企业办公自动化系统之中。工作流技术通过将工作活 动分解成定义良好的任务、规则和过程来处理和监控，由计算机软件系统来控 制工作过程的自动或半自动执行，达到提高生产组织水平和工作效率的目的， 为企业更好地实现经营管理目标提供了先进的技术手段。工作流的概念就起源 于生产组织和办公自动化领域，可以说工作流与办公自动化是相伴而生的，因 而工作流及其相关技术的应用自然也成为了当前企业办公自动化的重要研究方 向。 1 2 国内外研究现状 由于可以利用计算机软件系统( 7 - 作流管理系统) 控制其执行的过程都可以广 义地称为工作流，因此工作流技术在服务业、制造业等众多领域也具有广阔的 应用前景，使这项技术的研究越来越受到人们的重视。国外许多学校、研究机 构和大公司都在这一方向上开展了大量的研究工作，取得了不少卓有成效的研 究成果，对工作流技术的发展做出了贡献。在众多的研究成果中，比较有特色 和代表性的有s o f t w a r e i c yg m b h 公司研究开发的c o s a 、a c t i o nt e c h n o l o g i e s 公司研究开发的a c t i o n w o r k f l o w 、i b m 公司a l m a d e n 研究中心研究开发的 e x o t i c a 、佐治亚大学计算机系研究开发的m e n t o r 、w i d e 以及m e t e o r 、达特茅 斯大学计算机系设计开发的d a r t f l o w 等项目。 1 基于p c t r i 网的工作流管理系统c o s a 吲 c o s a 使用p e t r i 网来描述过程，对工作流进行建模。它是一个紧密遵循工 作流管理联盟参考模型的传统的工作流管理系统，由网编辑器、用户编辑器、 备忘录、网状态显示器、运行时服务器、仿真器、管理员工具等组件构成。网 编辑器是用以定义和修改过程的过程定义工具：用户编辑器是定义资源角色和 组织单元的资源分类工具；备忘录是标准的工作列表处理器，负责提供工作项 和启动工作项；网状态显示器是一个表示案例状态的图形化工具：运行时服务 器是由一个或多个引擎组成的工作流执行服务：仿真器则提供了对业务过程进 行仿真的功能，还可与专业分析工具e x s p e c t 之间建立联系；管理员工具用以管 理工作流。 c o s a 采用p e t d 网对过程进行描述和定义，便可以利用p e t r i 网的特点快捷 有效地对所构造的过程模型的正确性、合理性进行分析，这也是c o s a 的重要 特色之一。 2 注重协作的工作流管理系统a c l i o n w b r k f i o 一“ a c t i o n w o r k f l o w 着重支持以员工和( 或) 团队间通信为主的过程，与传统的 注重过程的工作流系统不同，它更注重执行者之间的相互协作。它采用业务过 程图( b p m ) ，由很多工作流构成。每个工作流对应于下列阶段的事务：( 1 ) 准备 ( p r e p a r a t i o n x 2 ) 协商( n e g o t i a t i o n ) ( 3 ) 执行( p e r f o r m a n c e ) o ) 完成( c o m p l e t i o n ) 。这些阶 段之间的变迁基于交谈行为( s p e e c ha c t ) ，即人和( 或) 团队之间的通信。工作流 可以彼此链接，以表示事务间的联系，并表示不同类型的路由。a c t i o n w o r k f l o w 在许多方面与标准的工作流管理系统存在差异，但由于它的设计便于执行者之 间的通信，因此比较适合支持协作占主要地位的过程。 3 基于持久消息队列的分布式工作流管理系统_ d 【o t i c a l 4 j e x o t i c a 的工作流管理系统由许多具有自治能力的节点组成。每个节点的运行 都独立于其它节点，节点之间通过可靠的消息队列通知对方：过程中某一步已 经完成。这种运行机制避免了节点在过程运行中不断与服务器通信所造成的瓶 颈，增强了系统的吞吐能力和健壮性，如果其中一个节点出现故障停止运行， 其余节点仍能正常运转。e x o t i c a 使用m m 本身的工作流产品f l o wm a r k 提供的 建模工具建立模型。为了更好地处理活动和应用之间的信息传递，该建模工具 引入了输入容器、输出容器和数据流等模型元素。数据流由过程模型中的数据 连接弧组成，它描述了各个输入容器和输出容器之间的映射关系，使得活动间 可以相互传递数据信息。e x o t i c a 面向分布式环境下的用户，其过程实例的运行 分布在整个运行环境内，由各个节点根据模型的定义和具体实例运行情况推进 实例的运行。 4 基于状态与活动图的工作流管理系统m e n t o r m e n t o r 为工作流模型的定义、执行和控制提供了一个中间件平台，它采用状 态和活动图作为建模规范。用户可以使用它自带的可视化工具s t a t e m a t e 作为建 模工具，执行活动中所需要的软件可以通过s t a t e m a t e 中的扩展接口集成到系统 中；也可以使用其它过程建模工具来建立模型，m e n t o r 可将所建模型自动转化 成状态活动图，然后进行处理。 在m e n t o r 系统中活动图用以描述活动之间的数据流动，状态图则规定活动 之间控制信息的流动。状态图中的状态转换由e c a 规则驱动，同时状态图还提 供正交组件，允许处于相同层次的两个状态图可互相独立地并行执行。 为了支持异构环境下的各种应用程序，系统以c o r b a 产品o r b i x 为底层支 持，通过o r b 传递参数和激活应用程序。系统中所有需要被激活的应用程序都 必须包装在o r b i x 中，并提供i d l 调用接口。 5 基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统w i d e l l 4 j w i d e 是由西班牙、意大利和荷兰等国的五个合作单位协同开发的工作流管 理系统，主要目的是利用分布式数据库和主动数据库技术来实现工作流管理， 并提供先进的、面向应用的软件产品。 w i d e 工作流模型包括：组织模型、信息模型和过程模型。w i d e 是对w f m c 参考模型的一种扩展。它不仅定义了工作流的基本要素，而且还提供组织模型 建模、复杂的活动约束分配、动态流程控制、复杂过程结构的构造以及工作流 事务处理等功能。 6 具有自适应能力的工作流管理系统m c t e o r 【2 】【3 】 m e t e o r ( m a n a g i n g e n d t o e n d o p e r a t i o n s ) 的研究目的是开发出一个能够支持大 规模复杂的工作流应用系统，并保证这些应用能在企业闻异构的环境中正常运 行。该系统采用了完全分布的体系结构，并实现了对工作流任务的分布调度。 m e t e o r 还提供了一个自动的代码生成器，能够自动地将图形化的工作流模型转 换为实际运行代码，并能对模型进行动态修改，可有效地支持企业实现动态经 营过程重组。整个系统由建模工具、自动代码生成器、运行环境、监控器和数 据库组成。 m e t e o r 研究项目开发出的一套工作流管理原型系统o r b w b r k 是一个基于 c o r b a 的完全分布的工作流执行系统，以c o r b a 产品o r b i x 作为底层的通信 支持，并使用c o r b a 来实现系统的互操作和数据源的封装。在o r b w o r k 中， 系统的所有组成部分，包括任务管理器、任务( 或经过封装的已经存在的应用程 序) 、监控单元和恢复机制都是c o r b a 对象，它们之间通过c o r b a 的i d l 调 用进行协作。同时，o r b w o r k 还为用户提供了w e b 界面以及w e b 与c o r b a 之间的接口。 w e b w o r k 与o r b w o r k 一样，也是m e t e o r 项目中的一部分。与o r b w o r k 不同的是，w e b w o r k 是完全基于w e b 技术实现的工作流系统。m e t e o r 的研究 人员考虑到企业可能由于价格等原因而不愿意去购买c o r b a 产品，但是大多数 4 企业都有自己的w e b 服务器，或者可以连接到某个w e b 服务器上，因此开发出 了一套基于w e b 的工作流管理系统。w e b 浏览器为用户提供了一个通用、友好 的界面，而且它可以很容易地、不附加任何多余代价地布置在多个计算平台上。 7 基于可移动代理的工作流管理系统d a n f l o w 【9 j d a r t f l o w 是达特茅斯大学计算机系设计开发的一种基于可移动代理的工作流 系统。所谓“可移动代理”，是指一段可阻在自身的控制下由异构网络系统中的 一台机器转移到另外一台机器上运行的程序。也就是说，可移动代理能够在执 行到某一点时挂起自身程序，并将代码传递到另外的网络节点上去继续运行。 可移动代理具有许多优点，比如在一定条件下能够减少网络流量、适合于移动 用户、有利于数据集成、具有并行机制等，因此很适合于工作流管理系统的构 建：企业的每一个经营过程的实例可以由一个移动代理来处理，代理在预先定 义好的步骤下在分布的网络节点上执行，当代理移动时，它自身携带过程所需 的执行代码与数据，无需每一步都通过中央的数据库服务器来交换数据。在 d a r t f l o w 中，它的系统组件结构与工作流管理联盟所提出的参考模型基本一致， 能够相互对应，其中比较有特色的几个部分是过程代理、多种类型的代理服务 器、用户界面与工作表服务器。 如上所述，从8 0 年代工作流技术兴起以来，国际上涌现出了大量的相关产 品。在国内工作流技术的研究与应用在近几年也逐渐发展起来。 浙江大学对基于角色访问控制( r o l e b a s e da c c e s sc o n t r o l ，r b a c ) 的工作 流动态授权模型w d a m ( w o r k f l o wd y n a m i ca u t h o r i z a ti o nm o d e l ) 的工作流技术 进行了研究，实现了工作流与授权流的同步，提供了支持权责分离的授权约束 机制及保证工作流有效执行的约束冲突检测规则。 同时，利用数据库管理系统的内置功能来实现工作流管理系统的技术研究也 在浙江大学展开，他们使用关系数据库的关系数据结构来描述工作流系统的数 据模型，而控制工作流引擎运作的各种流程控制逻辑( 即控制模型) 以及事务的 并发控制等则通过关系数据库管理系统所提供的存储过程、触发器等机制来实 现。 清华大学使用c o m + 技术设计了具有动态修改能力的分布式工作流管理系统 c i m f l o w 。该系统构建在企业级的分布式对象技术c o m + 之上，对相应的分布式工 作流执行服务组件、消息队列组件、自动应用适配器、w e b s e r v i c e 以及事件管 理等功能模块的实现进行了研究，构造了支持异常处理的柔性化工作流系统。 此外，基于j 2 e e 分布式对象技术、基于i b md o m i n on o t e s 群件技术等实现 技术的工作流系统应用研究也取得了较大的发展。但我国在工作流技术的研究、 应用方向上与国际水平相比还有一定差距，目前还没有国外那样相对成熟且具 有一定影响力的工作流技术研究成果及相应产品产生，就总体而言尚有待进一 步的发展。 工作流技术在办公自动化系统的应用将过程逻辑从应用软件中分离出来，使 用户可以在不修改应用软件具体功能的情况下，通过修改原有过程模型或定义 新的过程模型来改变和扩展系统功能，大大提高了软件的适应性和重用率，能 更好地发挥出系统的效能。然而目前的大多数工作流系统仍然不够灵活，无法 满足不断变化的实际需求。比如，传统的静态过程模型定义方式，比较适合过 程执行逻辑事先可以确定的工作流程，这种方式在利用工作流建模工具定义好 工作流过程模型后，工作流的执行过程就确定下来，在运行时不可更改。但是， 在实际应用中却存在着大量执行逻辑无法事先确定的半固定和非固定的工作过 程，因此，柔性化的过程建模和过程运行时动态控制仍是当前工作流技术的一 个重要研究方向。 1 3 本文的研究方向及主要内容 本文在当前工作流技术的基础上对工作流的柔性化过程建模方法和过程运 行时动态控制进行了研究，并结合办公自动化系统的项目研究了工作流技术及 w e b 技术在办公自动化系统中的应用。主要工作如下： 1 、本文详细讨论了工作流技术理论，并在深入分析当前常用工作流过程建模方 法的基础上，提出了一种混合的柔性化工作流建模方法，以实现工作流运行 期的动态控制。在该建模方法中，我们综合活动网络图和p e t r i 网建模方法中 的一些优点设计了工作流过程模型的基本模型单元，对基本模型单元的功能 特性进行了深入讨论，详细规划了模型单元的内部结构，在模型单元的属性 6 结构中增加了一系列扩展属性集合，使模型其有支持工作流运行期动态控制 的能力。 2 、本文在上述柔性化工作流建模方法的基础上对办公自动化系统的公文流转 数据模型进行分析和设计，建立了便于进行工作流运行期动态控制的系统关 系数据模型，设计了支持流程实例执行路由、执行功能动态设置的数据结构， 较好地解决了企业工作流程复杂多样、变化频繁的系统需求。而组织角色属 性集的设计与应用使工作流的资源分配更为灵活准确，有利于企业工作人员 的合理分配。 3 、本文通过对j 2 e e 技术框架及常用办公自动化系统实现技术的分析，充分阐 述了j 2 e e 对于实现支持分布计算基于w e b 的应用系统的优势。使用j 2 e e 技术设计并实现了基于w e b 的b s 模式办公自动化应用平台。系统采用j 2 e e 技术，移植方便，便于系统维护人员维护和用户使用。b s 模式的系统结构 适应企业物理位置分散的特点，使企业内部人员可跨地点协同工作。此外， 作为实际应用系统的研究，本文还给出了应用系统的系统配置规划：搡作系 统、数据库管理系统等应用系统所需运行环境的相关支撑系统的选择。 7 第二章工作流技术分析 2 1 工作流的基本概念 2 1 1 工作流的起源 谈起工作流的起源，我们可以回顾一下过去几十年应用软件系统的演进历 程，以利于我们从历史发展的角度来认识工作流。 在五、六十年代，应用软件系统大多是一个个相互独立的程序，各自独立完 成各自的既定功能，每个应用程序都单独实现自己的用户界面和数据存取功能。 到了七十年代，人们把数据管理部分从应用软件中分离出来，形成数据库管理 系统( d b m s ) ，专门完成各种数据的存取管理功能，大大减少了应用系统在数据 管理工作上的开销。进入八十年代，用户界面部分也被从应用软件中分离出来， 形成了用户界面管理系统( u i m s ) ，将应用系统与用户的交互规范化，应用程序 只需使用u i m s 所提供的功能，便可形成统一、美观、便捷的用户界面，方便地 与用户进行交互。在同一时期，随着各企业机构、组织团体业务规模的扩大和 业务量的增加，业务过程结构变得更为复杂，业务过程的数量也大大增加，为 了适应激烈的市场竞争，组织机构还需要经常修改业务流程，因此，工作流管 理系统应运而生，它把过程管理从应用软件中分离出来，使应用系统的开发人 员不必陷予具体的业务流程，业务过程由业务机构自行定义管理，便于业务机 构对业务过程的修改以适应快速的市场变化。 2 1 2 工作流的定义及相关概念 2 1 2 1 工作流的定义 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 nw f m c ) 给出的工作流 ( w o r k f l o w ) 定义是：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之间进行传递 与执行。【1 1 【1 3 j 工作流的概念产生于生产组织和办公自动化领域。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。目的是通过将工作分解成定义良好的任务、 角色，按照一定的规则和过程来执行并对它们进行有效监控，以降低生产成本、 提高企业工作效率和生产经营管理水平，为企业更好地实现经营管理目标提供 先进的技术手段，使企业具有更强的竞争力。l q l l 3 1 2 1 2 2 工作流管理系统 工作流管理联盟对工作流管理系统( w o r l 【f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mw f m s ) 给 出的定义是：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。i l 】i ”1 它在工作流模型的基础上，将过程管理从具体应用中分离出来，提供一个过 程定义、管理和执行的平台，以支持企业经营过程的高效执行和及时的监控。 2 1 2 3 工作流的相关概念及相互关系 1 、案例、任务、过程与路由i “j 1 ) 案例( c a s e ) ：是工作流管理系统控制的目标对象。每个案例都有唯一的标识， 它在任何时刻都处于一个特定的状态。该状态取决于案例已经满足的条件和 案例的属性值，而这个状态又决定了案例在后续过程中的转移方向。 2 ) 任务( t a s k ) ：是一个原子化的工作逻辑单元，它不可分割必须完整执行。即 一个任务要么被完整地执行，要么根本不执行。任务可分为手工( m a n u a l ) 、 自动( a u t o m a t i c ) 、半自动( s e m i a u t o m a t i c ) 三类，手工任务完全由人来执行，自 动任务由应用软件自动完成，半自动任务由人和应用程序共同参与，通过操 作人员在应用程序的协助下完成。 3 ) 过程( p r o c e s s ) ：用以描述案例的执行方式，指出那些任务需要执行，以什 么次序执行，过程定义了案例的生命周期，每个过程都有开始和结束，用来 决定案例的出现和完成，以便成功地执行案例。过程由任务、条件和子过程 组成，条件用来决定任务的执行次序，子过程又可由它的任务、条件和更细 致的子过程组成，层次化的结构使相当复杂的过程可以通过分层的方式构 造。 9 4 ) 路由( r o u t i n g ) ：由过程定义决定的案例如何按特定的路径分支传递执行， 称为案例的路由。常见的四种基本路由形式有：顺序路由、选择路由、并行 路由、循环路由。如下图： 巨，止互悃 1 顺序路由 3 并行路由 2 选择路由 4 循环路由 圈1 基本路由形式 顺序路由中任务按顺序被一个接一个地执行，通常前后两任务存在先后次 序，任务之间有依赖关系，前一任务的结果常是后一任务的输入。 选择路由指一个任务有多个后续任务，这些后续任务间存在选择，不能被同 时执行，被执行的后续任务的选择由具体案例在前一任务结束时案例的相关属 性值决定。 并行路由指一个任务的多个后续任务可以被同时或任意次序执行的情况，前 一任务结束后，后续的任务均被执行，且互不影响。 循环路由则是指案例中某个任务可被多次执行的情况，这一任务被反复执 行，直到满足循环结束条件为止。这种路由形式也称为跌代路由。 总之，案例、任务、过程与路由都是工作流系统中的重要概念，它们相互之 间有着密切的联系。例如，每个案例是工作流过程的一个运行实例，任务是过 程的基本工作单元，路由则表示了任务之问相互转移的逻辑关系。 2 、资源分类与组织结构f 1 2 】 过程定义描述了某类案例的实施方式，指明需要执行哪些任务，以及各个任 务的执行必须遵循的次序关系。但是，这个定义却无法说明每个任务究竟应该 1 0 由谁来执行，因此给每个工作项分配资源以及资源的管理也是工作流系统必须 考虑的问题。 资源( r e s o u r c e ) 指一个或一组生产工具，它包括人、机器、交通工具、应 用、部门、业务单位等。一个资源只能完成有限种类的任务，而一个任务通常 也只能被有限种资源来执行。在考虑为工作项分配资源时，为了便于明确指出 一个任务可以由那些资源执行，将资源划分为多个资源类( r e s o u r c ec l a s s ) ，一 个资源可属于几个资源类。通常采用两种方式对资源进行分类：一种是功能划 分，一种是组织划分。 根据资源的功能特征进行划分，得到的资源类称作角色。一个角色是一组具 有某些特定技能的资源，例如：销售人员、采购人员，资源类的这种划分方式 可以保证资源具有执行特定任务的相应能力。 根据资源在组织中所处的位置( 即组织结构特征) 进行划分，得到的资源类 称作组织单元。比如某地区某部门的人员，资源类的这种划分方式可以确保任 务在组织机构的正确位置得到执行。 在进行资源类的划分时，涉及到资源的组织机构。目前有大量的文献对组织 结构进行研究，下面作一简单介绍。组织结构( o r g a n i z a t i o n a ls t u c t u r e ) 确立了 如何把组织需完成的工作分配给员工。较重要的组织结构形式有：层次组织 ( h i e r a r c h i c a lo r g a n i z a t i o n ) 、矩阵组织( m a t r i xo r g a n i z a t i o n ) 和网状组织( n e t w o r k o r g a n i z a t i o n ) 。 在层次组织中权力关系是一个树状结构，常表现为组织图( o r g a n i z a t i o nc h a r t ) 的形式。组织图中的分支表示了权限关系，分支起点的人员有权给分支终点的 人员安排工作。 矩阵组织根据功能和层次进行结构化，功能结构多基于一个临时的项目。在 层次方向上与层次组织相同基于职能部门，在功能方向上是基于某一特定的任 务( 项目) 。矩阵组织中的人员都有一个层次的上级和一个功能的上级。 网状组织由独立的参与者组成，他们相互协作、共同完成任务，参与者之间 存在相互授权关系，参与者同时扮演委托人和承包人。如，在项目1 中团队a 是团队b 的委托人，但在项目2 中团队a 又可能是团队b 的承包人。网状组织 在根据项目分配资源上与矩阵组织类似，不同之处是网状组织中的资源不具有 1 1 相同的雇主。 工作流系统的目标是尽可能快捷地完成过程中的各项任务。由于一个资源 只能完成有限种类的任务，而一个任务可以被多种资源执行，因此在给任务分 配资源时需要注意以下原则： 1 ) 让资源发挥自己的专长。在资源能够执行的各类任务中某些任务可能是他最 擅长的，执行效果最好，执行时间最短。应尽量将任务分配给擅长该任务的 资源，以缩短任务的执行时间。 2 ) 让一个资源连续做类似的任务。资源在开始执行一项新任务时都需要一定的 预热准备时间，如打开一个被新任务使用的应用程序的时间。如果资源一个 接一个地连续执行类似的任务，就可以减少预热时间。此外，重复地执行类 似的任务，使资源对该类任务更加熟悉，可以按部就班地执行，有效降低了 任务的平均处理时间。 3 ) 应尽可能预留弹性资源。弹性资源是指那些能够处理多种任务，通用性好的 资源。当两个资源在执行某项任务上等价时，最好先将那个相对只能执行少 量其他种类任务的资源分配给该任务，而让通用性较好的资源保持空闲。这 样可以减少由于资源缺乏造成的等待和资源独占引起的死锁，避免在资源调 度中引发的竞争。 给任务分配资源时，一般可以采用下面两种方式： 1 ) 工作流引擎对任务和资源进行匹配。工作流引擎通过预设的条件选择每个任 务由哪个资源执行，资源本身不能做出选择。资源执行完一项任务后，便被 释放出来，可以被分