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原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。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。本人完 全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：星篚丝丝 日期：丝至兰! ! 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或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；本人授权山东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、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：丝趔幺导师 日期绷乞移 日期：? 寥兰簟? 山东人学博：l 二学位论文 工作流系统一致性研究 摘要 工作流管理是计算机科学技术一个重要分支。它是研究过程管理的计算机技 术。该技术起源于上个世纪7 0 年代中后期，最初是针对办公自动化系统中的流 程管理问世，其后发展为针对业务过程进行管理的一门新兴技术分支。经过二十 多年的研究发展，工作流技术取得了很大的发展并得到了日益广泛的应用。作为 一门新兴技术分支，目前的工作流研究水平尚不能很好地满足实际工作需要，工 作流领域还有许多问题值得研究。 工作流一致性保证技术是目前工作流领域中的一个重要问题。现实世界的业 务过程中，不同任务活动之间具有种种一致性约束关系。工作流系统对业务过程 进行管理，必须能够刻画业务过程中任务间的一致性关系，并能够在工作流运行 管理中保证任务间一致性关系被满足，这是工作流系统对业务过程进行管理所必 须具备的功能。工作流一致性的提高，可以显著提高工作系统的健壮性和实用性。 工作流一致性方面的研究工作已经取得了重大进步。将事务的概念引入工作 流系统，是工作流一致性技术进步的一个重要标志。但工作流一致性是一个十分 复杂的问题，这方面仍有众多问题有待于迸一步解决。 本文以对工作流一致性的研究为主要内容，同时还研究了工作流领域的一些 其它问题，包括对工作流模型的研究、工作流系统与相关应用软件的集成研究等 等。工作流一致性研究是本文的核心内容，文章从多个角度对工作流一致性问题 进行了研究，主要包括： 一、在工作流模型方面进行的一致性研究 工作流模型是工作流实现的基础。工作流模型对一致性的支持，是工作流一 致性实现的根本保障。本文提出了一个一致性描述能力很强且非常直观的工作流 模型，即一致性图示工作流模型( d c w f ) ，它将工作流模型分为概念模型和逻 辑模型两个层次：概念模型用于工作流定义的人机交互，以图形表示为主，支持 在图形描述中显式地定义工作流一致性；逻辑模型由工作流定义工具生成，供工 作流管理引擎解释执行，它采用面向对象的机制实现，清晰易行；概念层的工作 流及其一致性定义，可自动转化为逻辑层相应的定义。d c w f 模型的提出，从 模型定义角度改进了工作流一致性的描述方法，使工作流一致性描述更加直观、 简洁，且一致性的图形描述到逻辑实现机制间的自动转换，保证了图形描述一致 性的有效性。 二、对基于离线数据载体的工作流一致性进行研究 工作流涉及的范围和资源类型很广。离线数据载体指能够脱离具体计算机而 独立存贮数据的介质，如智能卡等介质。离线数据载体是工作流系统涉及的重要 数据资源之一。离线数据载体的离线性，给相关工作流一致性管理带来了新的问 题。本文对基于离线数据载体的工作流一致性进行了深入的研究，提出了有序两 阶段提交协议，并在此协议的基础上研究了基于离线数据载体的工作流一致性策 略，并对相关策略的阻塞性和有效性进行了分析。本文在这方面的研究，有效地 解决了离线数据载体的离线性给工作流一致性带来的困难。 山东人学博卜学位论立 三、从数据库对工作流一致性的支持方面进行研究 传统的数据库管理系统( d b m s ) 年 i 工作流管理系统( w f m s ) 是两个相对独立 的系统，d b m s 进行数据管理，w f m s 进行过程管理，二者之间没有本质联系。 本文提出支持工作流的数据库管理系统( w f s d b m s ) 的概念，目的在于打破 d b m s 和w f m s 间相互独立的局面，使w f s d b m s 可以为w f m s 提供任务一 致性所需要的数据一致性服务，从而减缓工作流系统在任务一致性保证和控制方 面的压力。 本文的许多研究结果已经在实际项目中应用实施，并取得了良好效果。在国 家“九五”攻关项目基于i n t e r n e t 的社会保险信息系统中使用d c w f 模型 对业务流程进行管理，同时对该系统中智能卡相关业务过程，使用本文提出的基 于离线数据载体的工作流一致性策略进行管理，均取得了成功，以实践结果证明 了本文提出的d c w f 模型及工作流一致性保证技术的正确性和有效性。 主题词：工作流，工作流一致性，d c w f 模型，离线数据载体，支持工作流 的数据库管理系统。 乳末天学簿l j 学位论文 r e s e a r c ho nw o r k f l o wc o n s l s t e n c y 焱3 s 了r a c t w o r k f l o wm a n a g e m e n ti sa ni m p o r t a n tb r a n c hi nc o m p u t e rt e c h n o l o g y i ti s p r o c e s sm a n a g e m e n tc e n t e r e d 。o r i g i n a l l y , t h i st e c h n o l o g y c o m eo f p r o c e s s m a n a g e m e n ti no m c ea u t o m a t i z a t i o ns y s t e mi n1 9 7 0 s ，s i n c et h e n ，i td e v e l o p e da n n e wt e c h n o l o g ya i ma tb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t 。d u r i n ga b o u tt w e n t i e sy e a r s ， w o r k f l o wt e c h n o l o g yh a sb e e nd e v e l o p e di n c r e a s i n g l ya n du s e dw i d e l y t h e r ea r e m a n yp r o b l e m si nt h i sf i e l d ，b e c a u s ea c t u a lr e s e a r c ho f w o r k f l o wd o e sn o ts a t i s l yt h e p r a c t i c er e q u i r e m e n t t h e c o n s i s t e n c ym a i n t e n a n c et e c h n o l o g yo fw o r k f l o wi sa ni m p o r t a n tp r o b l e m c u r r e n t l y t h e r ea r em a n y k i n d so fr e s t r i c t i o n sa m o n gd i f f e r e n tt a s k si nr e a lb u s i n e s s p r o c e s s w o r k f l o ws y s t e m w i l l s p e c i f y t h e s e r e s t r i c t i o n s ，a n dm a i n t a i nt h e s e r e s t r i c t i o n sc a nb es a t i s f i i nw o r k f l o we x e c u t i o n 。w h i c hi sa ni n d i s p e n s a b l ef u n c t i o n i nw o r k f l o ws y s t e m i n c r e a s i n gt h ec o n s i s t e n c yo fw o r k f l o wc a na d v a n c er o b u s t n e s s a n d p r a c t i c a b i l i t yo f w o r k f l o ws y s t e m 。 r e s e a r c ho fw o r k f l o wc o n s i s t e n c yh a sb e e n p r o g r e s s e di n c r e a s i n g l y , t r a n s a c t i o n c o n c e p t h a db e e ni n t r o d u c e di sa ni m p o r t a n t s y m b o l i nw o r k f l o w c o n s i s t e n c y t e c h n o l o g y b u tt h i sp r o b l e mi s s t i l lac o m p l i c a t e dp r o b l e m ，s ot h e r ea r em a n y r e s e a r c hw o r k s t h i st h e s i s m o s t l ys t u d i e s o nw o r k f l o wc o n s i s t e n c y , a n do t h e rp r o b l e m si n w o r k f l o wf i e l d s ，i n c l u d i n gw o r k f l o wm o d e l i n g , i n t e g r a t i o no f w o r k f l o ws y s t e ma n d r e l e v a n ta p p l i c a t i o na n ds oo n t h er e s e a r c ho f w o r k f l o wc o n s i s t e n c yi st h ec o r eo f t h i st h e s i s t h et h e s i ss t u d yo nw o r k f l o wc o n s i s t e n c yf r o md i f f e r e n ta s p e c t s ，m a i n w o r ki n c l u d e s ： 1 c o n s i s t e n c yo n w o r k f l o w m o d e l i n g w o r k f l o w m o d e l i n g i sf o u n d a t i o no f w o r k f l o w i m p l e m e n t 。s u p p o r t i n g c o n s i s t e n c y i nw o r k f l o wm o d e l i n gi 8r a d i c a lg u a r a n t e ei nw o r k f l o wc o n s i s t e n c y i m p l e m e n t 。t h i s t h e s i sp r o p o s e saw o r k f l o wm o d e lc a l l e dd r a w i n g c o n s i s t e n c y w o r k f l o w ( d c w f ) i t d i v i d ew o r k f l o wi n t ot w o l a y e r s ，c o n c e p t i v em o d e la n dl o g i c m o d e l 。c o n c e p t i v e m o d e l m o s t l ys p e c i f i e st h ei n t e r f a c eo f h u m a n m a c h i n e i n w o r k f l o w u s i n gg r a p h ，w h i c hs u p p o r t se x p l i c i td e s c r i p t i o nw o r k f l o wc o n s i s t e n c y l o g i cm o d e l i sc r e a t e db yw o r k f l o wd e f i n i t i o nt o o l sa n di se x p l a i n e db yw o r k f l o w e n g i n e s ，w h i c hi m p l e m e n t sb yo b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y w o r k f i o wd e f i n i t i o no f c o n c e p t i v el a y e r c a na u t o m a t i c a l l yt r a n s f o r mi n t oc o r r e s p o n d i n gd e f i n i t i o ni nl o g i c i a y e r t h ei n t r o d u c i n go f d c w f i m p r o v e sd e s c r i b i n gm e t h o df r o mm o d e l i n ga s p e c t ， w h i c hm a k ew o r k f l o wm o d e l i n gm o r ei n t u i t i o n a la n d c o m p a c t i na d d i t i o n a u t o m a t i c t r a n s f o r mf r o mw o r k f l o w c o n s i s t e n c yg r a p h i c a ld e s c r i p t i o ni n t ol o g i ci m p l e m e n t c a l l i n s u r ev a l i d i t yo f c o n s i s t e n c y g r a p h i c a ld e s c r i p t i o n 3 山东人学博l 学位论文 2r e s e a r c ho nw o r k f l o wc o n s i s t e n c yb a s e do no f f i i n ed a t ac a r r i e r r e s o u r c ea n ds c o p eo fw o r k f l o ws y s t e mi sv e r yl a r g e o f f i i n ed a t ac a r r i e rr e f e r s t om e d i u mw h i c hc a ns t o r a g ed a t ai n d e p e n d e n t l yr e g a r d l e s sc o n c r e t ec o m p u t e r , s u c h a si cc a r d o f f l i n ed a t ac a r r i e ri sa ni m p o r t a n td a t as o u r c ei nw o r k f l o ws y s t e m t h e c h a r a c t e r i s t i co fo f f i i n e b r i n g af e wn e w p r o b l e m t ow o r k f l o w c o n s i s t e n c y m a i n t e n a n c e t h i st h e s i ss t u d yo ns t r a t e g yo fw o r k f l o wc o n s i s t e n c y , a n d p r o p o s e s o r d e r e d2p h a s ec o m m i t ( 0 2 p c ) p r o t o c o l s ，a n ds t u d yo ns t r a t e g yo fw o r k f l o w c o n s i s t e n c yb a s e do no f f i i n ed a t ac a r r i e r , a n da n a l y s et h eb l o c k n e s sa n dv a l i d i t yo f t h i ss t r a t e g y , w h i c hc a nc o m p l e t e l ys o l v et r o u b l eb r o u g h tb yc h a r a c t e r i s t i co fo f f i i n e d a t ac a r r i e r 3 r e s e a r c ho nw o r k f l o w c o n s i s t e n c y b a s e do nd a t a b a s es u p p o r t t r a d i t i o n a ld a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e ma n dw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e r na r e t w oi n d e p e n d e n ts y s t e m s d b m sm a n a g e sd a t a a n dw f m sm a n a g e sb u s i n e s s p r o c e s s t h e a u t h o r p r o p o s e s d a t a b a s e m a n a g e m e n ts y s t e ms u p p o r t i n g w o r k f l o w ( w f s - d b m s 、i no r d e rt ob r i d g e t h eg a pb e t w e e nd b m sa n dw f m s w f s d b m sc a np r o v i d ed a t ac o n s i s t e n c ys e r v i c e st h a tc a nm a i n t a i nt h ec o n s i s t e n c y o f t a s k s ，a n dc a nd e c r e a s ep r e s so fm a i n t a i n i n ga n dc o n t r o l l i n gt a s k sc o n s i s t e n c y i n w o r k f l o w s y s t e m m a n y r e s u l t so f t h i st h e s i sh a v eb e e ni m p l e m e n t e di naf e wp r o j c o t s ，a n dh a v eg e t g o o dr e s p o n s e s i n “s o c i a l i n s u r a n c es y s t e mb a s e do ni n t e m e t ”p r o j e c tr o o ti n n i n t hf i v ey e a r s ”p l a n ，w em a n a g eb u s i n e s sp r o c e s s e su s i n gd c w fm o d e l ，a n d m a n a g ep r o c e s s e sr e l e v a n tc p u c a r du s i n ga b o v ew o r k f l o wc o n s i s t e n c ys t r a t e g y b a s e do no f f l i n ed a t ac a r r i e r , w h i c hg u a r a n t e et h ec o i t c c i n e s sa n dv a l i d i t yo fd c w f m o d e la n dw o r k f l o wc o n s i g e n c yt e c h n o l o g yi nt h i st h e s i s k e y ：w o r k f l o w , w o r k f l o wc o n s i s t e n c y ，d c w fm o d e l ，o f f i i n e d a t ac a r r i e r w f s d b m s 4 h 束天学簿。 ：学位论文 第一章前言 1 1 工作流系统的基本概念 工作流管理是计算机科学技术个重鬻分支。它悬研究过程管理的计算机技 术。该技术起源予办公自动化领域，针对办公囊动化系统孛敬滚程蛰理闫蠼，其 聪发展为针对她务过程进行管理的一门新兴技术分支。 早期的工作流技术发展主要是被相关产品的研发推动，致司各巍独立豹产晶 研发致使工作流的福关概念、技术非常不规范。1 9 9 3 年工作流联暇( w o r k f l o w m a n a g e m c n tc o a l i f i o n , w f m c ) 成立，它对工作流领域的基本概念、体系结构等 众多方黼进行了统一定义和标准德工俸，为工侨流技术的迸一步研究发展奠定了 基础。工作流联盟给出的工作流的定义 1 】如下： 工终滚( w o r k f l o w , w f ) 是能够完全菠舔分鑫魂瓠行蠹孽鼗务过糕，它援据一 系列的过程规则，将文档、信息或任务在不同执行者之间进行传递和执行。 垂工传漉稳定义霹戳看蹬，王结滚豹本矮是遵麸一定援娥豹韭努过程，是聪 现实业务过程的抽象。现实世界中一项业务处理过稷可以包含许多业务活动。 这些活动按照莱耪逻辑组会起来，梭或一项完整瓣业务处理。王捧溅是对堍实业 务世界过程的抽象刻画，它间样可以划分为许多业务活动，业务活动按照预先定 义的规则运行调度，完成工作流的执行。 在蛾务过糕中，构成一项独立逻辑步骤静工作，称作活动( a c t i v i t y ) ，诡称作 步骤( s t e p ) 或者任务( t a s k ) 。活动是工作流衡理的最小过程单位，根据执行的主体， w 分侔入工活动和蠡动活动两类。人工活动指不支持诗算视管理酶活动。螽动活 动指可由其他计算机应用支持的活动，自动活动可以需要人工支持和干预。 活动静龛袋主薅，穗 乍参与者( p a r t i e i p e n t ) 。参与者一般播完成潺动懿工 乍天 员，也可以指究成活动的一些智能设备或软件。参与者可以指具体的工作人员， 墩霉鼓掺具备慕季孛功麓职责熬一类工终人员，霹禁一角色。参与者逶避工终捌表， 感知其应进行的工作。 工作流管理系统负责实施对工作流的管理，以实现过程管理自动化。工作流 镣理联盟对工作流管理系统定义如下： 工佟流管理系统( w o r k f l o w m a n a g e m e m s y s t e m ，w f m s ) 楚一个可以定义、 建造和管理工作流程的系统，它可使业务过程按照预先定义好的流糨执行。 w f m s 的蒸本功能餐括三个方瑟： 1 、定义功能，即对工作流及其组成活动进行定义和建模的功能。工作流的 是义帮建模需癸表述工俸滚毽含静活动懿定爻、相互关系、超鲶帮终盘条件窝标 志，以及工作流的其宦相关内容，如活动执行者、工作流相芙应用及数据等等。 工手拿滚的定义瑚建摸，是w f m s 遽学工傍漉实镪翻建露营理瓣基磷。 2 、建造功能，即按照工作流的定义，创建工作流实例的功能。 3 、戆理功能，即在运彳亍巧境中，根撰预先定义流攘搜则，管理王终过程的 功能。遮部分功能包括解释遗程定义、控制实例运行等旗本功能，还包括对过程 运行的监督和篱理、以及与用户( 业务过穆的参与者或控制者) 及外郏应用程序 的交互功能。 由于w f m s 是对过程的管理，而过程的执行者蘸入或嚣其它疲用软 牛，蠢 此，系统必须提供与人和其他应用软件的交互功能和接口。图1 1 描述了w f m s 豹三个主要功能毅及w 粼s 阕入鞠舞帮软传之菇静荧系： 霪l ，i 工作流幕统特援 由图1 1 可醣看融，工律流系统盼核心，在于工俸流我行激务。工俸流执行 服务既要含有对工你流定义的解释和执行功能，又要含有对工作流过程的调度、 管理鞫控涮功箍，阏蠡于还必须有瀚过翟定义工爨豹接翻、弱参与者之闻豹接疆、 以及同应用程序之间的接刚，事实上，它还必须有同工作流的监督和管理工具的 绥嗣，寝及弱葵毽王捧渡产品之瘸嚣接爨，由我可见，_ i 乍滤垂冬执行骚务工具是 憨个w f m s 的核心。 w 嬲e 绘蹬豹z 馋流系统薅系参考模型如照1 2 掰示。 由露天学瓣 j 学位谂文 圈i2 工怍流系统体系结构模型 1 2 工作流技术的发展状况 工作流技术是针对业务过程进行管理的新兴计算机技术。它起源于办公自动 化领域，发展历程w 分为三个阶段【2 ，即工 乍流技术思想的萌芽阶段、_ i 作技 术的初步发展阶段和工作流按术的系统研究和发展阶段；时至今日，工作流技术 已经取得了长足的发展，但仍有许多问题有待解决，这个技术分支仍然是当前学 术界研究静燕点领域之一。 工作流技术发展的第一个阶段，是工作流技术思想的萌芽阶段。这个阶段出 瑗在上令整纪7 0 年代孛露期。在这个除羧，入餐秀娥在一鎏办公蠡动纯系统孛， 弓i 入办公流程模型的概念，并借助表单的传递，实现网常表单处理的自动化处理 瑟】。这已经是铮对办公蠡幼纯过程透露豹警璎，可敬器终是王非浚愚想戆罐形， 但此时对过程的管理，还仅存在于办公自动化系统中。没有形成独立的过程管理 软 孛，事实上，这个除段没有蘧黯纯豹专用工馋滚产鹣，同孵也没蠢对工作滚技 术进行系统地研究，因此，这个阶段只能看作楚工作流技术思想的萌芽阶段。 8 0 年代是工作流技术发展的第二个阶段，即工作溅技术的初步发展阶段。这 个阶开始把对过程模墅的研究和舆体的渡务处理明确缝分离开来，并推出了一登 工作流产品，开始开拓工作流市场。这个阶段的典型工作流产品有f i l e n e t 公司 静w o r k f l ob u s i n e s ss y s t e m 帮v i e w s t a r 公司静v i e w s t a r 系统，这骜产晶稻阉像搀 描、文档管理、结构化路由、实例跟踪等功能结合在一起，形成了种全筒支持 禁些受务流糕豹集箴位较律包，麓遭务浚程瓣魏动诧蓥至照务滚程的改避轻重缀 提供支持。这些产品的目桥是进行过程集成和管理，凰然限于当时的发展水平， 产品功缝还比较麓零，毽跫经是鸯效豹王终流产晶，它靛熬鹚避开簿7 工终浚产 品研发的纪元。 9 0 年代至今是工 乍滚技术发展豹第三三个阶段，即对工 乍渡技求进行系绞地研 圈 由象天掌博 ：学垃论文 究和大发震静阶段。这个阶段静繇究发震可分像三令方瑟：一方瑟楚久稻牙始素l 定工作流的有关标准，为进一步发展奠定基础；另一方面是许多新的产品问世， 雄动了囊场翻疲蠲熬蓬勃发展；秀方瑟是久粕避一步深入系统邋磷究王终漉理 论和技术，使工作流的理论和技术都取得了众多重要的进步。这个阶段的发展过 攫延续至今，并在避一步内藏发壤。 首先，工作流联盟( w f m c ) 于1 9 9 3 年成立，它标志着对工作流技术系统、 全面地研究与规范发展的开始，标惑着工作流技术作为个毅兴技术学科定向相 对成熟。在w f m c 成立之前，工作流的研究发展主要是戳产品研发为箍渤力， 不同产鼎供应商各自独立地研究开发自融的产晶，缺泛统一定义和标准，以至于 工作流颁域的许多基本概念与技术，有稳众多缓蓝不蹲裙同的定义方式，这怼工 作流的长久发展非常不利。w f m c 是一个非盈利的国际组织，它对王作流领域的 鏊本搬念、髂系蘩鞫等众多方覆避行了绞一定义耪拣维佬工嚣，改交了在艟之藜 工作流技术受产品推动自由及不规范发腠的局两，为工作流技术进一步研究和规 范发展葵定了基戳。 其次，9 0 年代以后，许多新的、功能强大的工作流产品阀世，太大推动了工 睾渡瘦爝积枣场魏发袋。从数量上著，产品数嫩发展邈速：到1 9 9 6 年为庶，工 作流产鼎数量已经多达2 0 0 3 0 0 种 4 】；从质量上看，产品功能、质爨、实用性大 大提毫，比较有 弋表性的产晶包括美国g e o r g i a 大学推出的 m e t e o r 系统，国m 公司推出的f l o w m a r k ，西臻牙、意大利、荷兰等5 个龠作伙伴联合歼发的w i d e 系统，德国s a a r l a n d 大学搬出的m e n t o r 等等，还有一些传统工作流厂商提供的 新舨j = 作流产品，如f i l e n e t 公司推出静v i s u a lw o r k l o d e 等等，这骜产品的功能、 技术和适用范围不尽相同，但在支持分布应用、实例的异常处理、系统的健壮性 等方瑟，均取褥了重簧豹遵疹，懿g e o r g i a 大学瓣m e t e o r 系统，是一个夏两大褒 模复杂应用、支持跨平台分布环境下的工作流系统，窀支持两阶段提交等分布协 议来爨涯系统静一致性，势提供一些列接戆来疲对系统运行豹异鬻情嚣图，搜 产品的实用性大大增强。大量新型、高质量产晶的问世，有力地推动了工作流应 髑豹发展窝技术魏遴步。 再次，9 0 年代以后，工作流技术得到了全丽系统的研究和发展。对工作流技 术的研窥，可以分作基础理论、实现技术和应用技术三个大的方西。在基础理论 方面，研究的主要课题包括工作流系统的体系结构、工作流的模型及建禳方法、 工作流模型的形式化表示方法、工作流定义语荫等等；在实现技术方面，研究的 主要谦趱有工律流的事务特往、一致性傺证技米、动态修改技术、羔律流的可靠 性、各种先进软件技术的融入、工作流仿真等等：在戚用技术方面，研究的主要 谍题燕工作漉系统静实蕊技术，帮z 佟流系统褒不蠢液角镶壤静应蠲技术，潋及 同应用软件集成技术等等。在这众多的课题中，工作流的研究工作取得了煎大的 遽步魏遗溪，援然多数漾熬还不然说分成熟，甚至蠢些谍题还鞠囊薄弱( 魏工 作流建模、仿真等等) ，但这个阶段研究取得的进步，还是将工作流的发展推进 入一个获豹层次。 综上所述，自7 0 年代工作流技术思想问傲以来，工作流技术融经取得了长 是的进步，但蜒今为止，工作流技术仍然不是- 1 7 十分成熟的技术学科，落有着 广阔的发展研究空间，是一门充满活力的新兴技术擎科。 山东人学博卜学位论文 1 3 工作流领域的主要研究方向 工作流技术作为- 1 7 充满活力、蓬勃发展的新兴技术，有着广阔的发展前途。 针对这门技术的研究和应用，日益受到人们的重视。目前，人们正在许多方向上 对工作流进行深入研究，其中，主要的研究方向是： 一、工作流的模型理论与建模方法 这个方向研究如何清晰、准确、完整地针对实际业务过程建立工作流模型。 工作流模型是对业务过程的抽象表示。对业务过程进行抽象，建立能被计算机处 理的模型，是工作流系统工作的基础。工作流模型作为对现实世界业务过程的刻 画手段，必须具备完整丰富并且严格的表达能力：既要提供充分的表达能力，能 够描述完整的工作流程及相关概念的定义，同时必须采用形式化的描述方式，以 求语义严格精确、可被计算机理解。进一步，作为一个理想的工作流模型，还需 要具备良好的可理解性，以保证工作流模型可以被工作流领域专家、工作流定义 和管理人员、甚至工作流相关的普通工作人员理解。 工作流模型研究属于工作流基础理论研究方向。目前这方面的研究已经取得 了一些成果，提出了一些有效的工作流模型，并得以在实际产品中应用 2 】【6 】【2 8 】。 比较有代表性的模型有m m 公司提出的基于活动网络的模型l w i n o g r a d 与f l o r e s 提出的基于语言行为理论的工作流模型、k e l l e r 提出的基于事件驱动的过程链模 型( e p c ) ，以p e t r i 网为基础的工作流网( w f n c t ) 模型等等。这些模型各有独 到的优势，但相对于理想的工作流模型，还有相当差距。工作流模型理论和建模 方法有待于进一步地深入研究这方面工作的进展和重大突破，可望为工作流技 术发展带来本质的进步。 二、工作流一致性管理 这个方向研究工作流系统中任务活动之间一致性的保证方法。现实世界的业 务过程中，不同任务活动之间可以具有一定的一致性约束关系。工作流系统对业 务过程进行管理，必须能够刻画业务过程中任务之间的一致性要求，并能够在工 作流的运行管理中保证任务间的一致性约束被满足，这是工作流系统能够有效工 作所必须具备的职能。 工作流一致性方面的研究工作已经取得了重大进步。工作流一致性技术起源 于研究在工作流系统出现的异常情况下，如何进行工作流恢复，也就是工作流的 恢复技术 2 9 。工作流一致性研究进步的一个重要里程碑是将事务的概念引入工 作流系统。事务是数据库领域中数据一致性保证的基础概念和技术，g e o r g i a 大 学在其m e t e o r 系统中，提出事务工作流的概念，并用事务的概念管理工作流的 一致性，标志着工作流一致性研究进入了一个新纪元【5 】。同数据库系统中事务 用于保证数据一致性不同，工作流系统中事务被用于保证过程执行的一致性，其 难度和复杂性较前者复杂的多，工作流一致性方面仍有众多问题有待于进一步解 决。工作流一致性的提高，可以显著提高工作系统的健壮性和实用性。 三、工作流的柔韧性研究 这个方向研究工作流管理如何支持和适应业务过程的变迁。支持并辅助业务 过程重组和改进，是工作流系统的重要职责和优势的一部分，工作流的柔韧性对 工作流系统的实施和生命力有重要意义。 工作流的柔韧性研究从两个方向进行。一个方向是关于a dh o e 工作流的研 究。a dh o e 工作流是一种适应于对无规律性重复、甚至只出现一次的工作流程 9 进行管理的工作流，自身柔韧性要求较高，远方面的文献见 7 【8 】。柔韧性的另 一个研究方向是工作流的动态修改方法，通过对工作流的动态修改，实现对业务 过程羹缓和改进的支持，以及实现对工作流镶终处理的支持。这方面的蒇暴较多， 熟文献【9 】【l o 】f 3 q 等等。舅兹，工 乍滚熬柔韧性研究仍然是工作滚领域的热点研 究方向之。 四、工作流系统同相关软件应用的集成技术 工作流系统本身是一个进行过程管理的软件系统，它必须和企业已投入使用 数移即糁投入镬躅熬业务应爆魏软 孛实骥集戏，才能奏效地发挥过程警理驰职 能。分布计算技术特别是软构件技术的发展，如c o r b a 3 1 1 、j a v a 以及m i c r o s o f t 公司的d c o m 等等，为w f m s 与应用的集成提供了很好的支撑技术，但真正的 集成实施工作，仍然跫一项繁重且困难的工捧，集成的闯越藕方法有待子迸一步 探讨。 上面是工作流领域的一些主要研究方向，这个领域还有一些其它研究方向， 在此不一一阐述。综上所述，工作流领域中有许多研究方向和课题，有待于迸一 步豹磷究解决。樱信王作流技术豹进一步发震帮戏熟，梅绘工l 乍流的应鼹、甚至 是计算机的应用带来一次耨的飞跃。 1 4 本文的主要工作及其它日新点 本文熬工作流致性研究为主要内容，闲辩还辑究了工作滚方向豹一些其它 问题，包括工作流模型、工作滚系统与相关应用软件的集戏技术等等。工作流一 致性研究是本文的核心工作和本文的主要组织线索。 工作流一致性是酹前工作流领域主要研究方向之一。虽然工作流一致健方面 的矫究已经取褥7 缀大遴蓑，毽由予工作流一教链闽题豹复杂性等深阂，工彳幸流 的一致性磅究还远远不能满足实黪迥题的攥要，这给工作流的实际应黑和大规模 推广带来了很大限制。本文从多个角度对工作流的一致性问题进行了研究，主要 包括： 一、夜工作流模型方瑟进行的一致性磷究 工作滤模型是工 乍流实现憋基础。工 乍漉模型澍一致瞧豹支持，悬工馋渡 致性实现的根本保障。本文提出了一个一致性描述能力很强且j e 常直观的工作流 模型，即一致l 生图示工作流模型( d c w f ) ，它将工作流模数分为概念模型和逻辑 模藿两个按次：概念横鳖精于汪件流寇义纳入辊交互，淡黼形表示为奎，支持在 图形撵述审显式定义王作滚熬一致牲；逻辑模型交王 乍漉定义王吴生戏，供工 乍 流引氅解释执行，它采用面向对象的机制实现，清l i | f 易行；概念层的工作渡定义， 可自动转化为逻辑屡的工作流定义；概念屡图形定义的一致性，同样可按一定规 则转纯为遴辑屡静一致性保证梳箭。d c w f 模型的提出，从模型定义角度改进 了致牲躲搂述方法，使工 乍滚一致蠼攒述更燕鸯鼹、麓港，捉一致性豹鬻形撰 述到逻辑实现机制间的自动转换，保证了图形描述一致性的有效性。事实上， d c w f 模型中关予一致性的描述和处理方法，可适用于许多其它工作流模型， 以改避它们在一致往描述和一致校管理方面的能力。 二、对基予离线数据载体鸵工撂滚一致性避舒辑究 工作流涉及的范围很广，仪就工作流涉及的数据资源来讲，种类也很多，如 o 数据瘁资源，文彳串姿涿等等。离线数据载律指能够耪蔫买僖诗算穰嚣独立存贮数 据的介质，如智能卡，闪存盘等等，离线数据载体也是工作流涉及的重要数据资 源之一。裹线数据载体懿褒线性，给秘关工捧浚蠡冬一致性警淫带来了瑟戆溺蔻。 本文对基于离线数据载体的工作流一致性进行了深入的研究；首先对相关问题进 号建摸分辑，然震提蹬毒露蕊殓羧提交掺议，势双整按议为熬辱塞职究7 基子褰线 数据载体的工作流一致性策略，本文还对相关策略的阻塞陡和有效性进行了分 枣厅。这魑研究结果，舞效地躲决。7 襄线数据载体的离线性绘王作渡一致性媾来的 豳难。 三、从数据库对工作流一致性的支持方面进行研究 传统的数锯库管理系统( d b m s ) 和工作流篱逢系统( w f m s ) 是两个稻辩独立 的系统，d b m s 进行数据镣理，w f m s 进行过程管理，二者之间没有本质工作 闻静联系。本文撵蹬支持王作流静数据露管理系统( w f s - d b m s ) 静溉念，鞫的在 平打破d b m s 和w f m s 间相置独立的局面，1 吏w f s - d b m sw 以为w f m s 提供任务一致 性矫需装豹数据一致牲骚务。 本文对w f s d b m s 的体系结构、w f s d b m s 对工作流数据一致性要求可能提供 熬支持汉爱支持约繁赡避终了职究。虽然工终浚致髅涉及熬莲基缝不仅仅是摆 芙数据的一致性，偶数据一致性毕竟是王作流致性中的一个重要问题。传统 d b m s 在数据一致矬方嚣的研究已经相巍成熟，借助w f s d 转m s 对抟绞d b m s 的扩展，可望为工作流系统提供数据一致性方面的服务，以减缓工作流系统在任 务一致性保证和控制方面的压力。 本文的研究工作不仅仪局限于理论探讨，许多研究结果融经在实际项尉中应 弱实麓，并取得了蘸好豹使疆结聚。 在国家“九五”攻关项目基于i n t e m e t 的社会保险系统，使用d c w f 模 黧遴行黢务浚程警璎，取褥了残麓。d c w f 模垄搂述建务滚程、严格、耱确盈 清晰直观，更重要的是，d c w f 模型描述任务一致性的能力非常强，并鼠同样 爨冬严格、精确蟊瀵晦壹残豹特患，这後褥d c w f 模型可以在对敛务漆器一致 性要求非常高的社保系统中实施。d c w f 模型的成功实施，使社保工作人员从 笺杂繁多的业务流程管理中螭残出来，w 以集中糖力完成具体的业务活动任务， 达到了使用工作流技术管理业务流程的冈的。 在基于i n t c m e t 的社会保险系统中，使用本身具有计算机能力的糖能卡 邵c p u 型的i c 卡，j i 行参谦职工医疗个入帐户的管理，包括账户的黼存和消费。 智能卡具有离线性，即它可以脱离具体计算机独立存储数据，是一种离线数据载 俸。离线数据载俸静致毽蠲遂，壹圈抗着稳关应麓，甚至金融系统懿糖关应 用，都不得不借助事后对帐等手段来_ 陂对相关的一致性问题。我们在基于 ln t e r n e t 载睾圭会缳除系统孛，莱蒡l 本交攫赛蠡孽基予蔫线数据鼗熔豹王传滚一 致性策略，进行智能卡相关的一致性管理，取得了成功：它在至今已经发生的 3 0 0 多露次的絮襞专楣关韭务活动中，鸯效地铩证7 这些韭努活动的一致性，达 到了预期的目的，并以实践结果证明了本文离线数据载体相关理论的正确性。 本文关于w f s d b m s 的探讨，疆于d b m s 规模庞大，黼用d b m s 源代码 不公_ 丌簿原因，没有进行w f s d b m s 实际研发工作，本文关于w f s d b m s 的 研究工作仅限于理论探讨。 综上所述，本文的主要工作，巢中在工作流致毪的研究方向上。本文从工 作流建模、基于离线数据载体的工作流一致性问题、以及d b m s 对工作流一致 山东犬学博 j 学位论文 性的支持等方面进行了研究探讨，取得了一些研究成果，部分成果已经在实际项 目中应用实施。 1 5 本文的组织结构 嗣本文的礤究工作楣吻合，本文的熬体组织结构如下： 第一章魑前言。本章介绍了工作流领域的藻本概念，工作流的发展情况，工 作流的主要研究方向，以及本文所做的豢要工作。 第二章对工作流一致穗的需求迸