（计算机软件与理论专业论文）面向服务的工作流系统应用研究.pdf

太原理工大学硕士研究生学位论文 面向服务的工作流系统应用研究 摘要 在企业信息化领域，如何响应不断变化的市场环境，不断提高业务持 续改进能力和业务运营效率是关键问题。这要求企业必须构建以业务流程 管理为中心的企业信息系统，根据业务变化进行工作流程的重组和再造。 工作流技术作为实现业务过程自动化、规范化的技术，无论在企业内部的 流程管理、应用集成还是在外部b 2 b 集成，都有着广泛的应用。 工作流是业务流程的计算模型，即将企业业务逻辑和规则在计算机中 以恰当的模型进行表示并对其实施计算。而工作流管理系统则支持在异构、 自治、分布的环境下，为这些工作流的构建、运行、监控与管理提供统一 的平台，是工作流技术的核心。 当前随着基于i n t e m e t 的w e b 服务技术与面向服务架构s o a 方法的发 展，越来越多的企业希望采用面向服务技术来构建业务流程管理平台。即 通过采用基于开放标准的松散耦合的系统组织方法以及面向业务的流程、 服务的设计，来提高业务敏捷性，构建统一的业务复用架构与系统集成架 构。这样企业信息系统不仅能够实现面向业务的重新组织，也能够充分利 用遗留系统的应用功能，克服了传统的c s 或p 2 p 体系结构的工作流系统 的可复用性差、难以扩展以及业务响应困难等缺点。 本文通过分析传统的工作流技术构成和工作流管理系统的体系结构， 结合s o a 方法论，对面向服务的工作流系统应用场景进行了深入的研究， 并且提出了基于s o a 与w e b 服务的工作流系统解决方案。在该方案中， 引入了s o a 方法来设计工作流管理系统框架，采用面向服务方法进行工作 太原理工大学硕士研究生学位论文 流建模，从不同应用层次分析了采用s o a 方法构建工作流系统的可行性和 优越性。然后结合具体面向服务的工作流管理系统s o w f m s 原型，分析 了s o a 环境下工作流引擎的体系结构及相关关键技术。在s o w f m s 系统 中，对传统的工作流引擎按照不同粒度任务驱动要求重新设计，分解为三 个引擎，分别负责流程驱动、服务驱动和规则驱动。各个驱动引擎之间采 用基于b p e l 的接口实现任务映射和信息交换，极大提高了引擎的可伸缩 性。最后选取典型的企业电子采购领域业务流程，进行了基于s o w f m s 的企业电子采购管理系统建模设计与实现。 这种面向服务的工作流系统充分考虑到业务环境的多样性，采用b p e l 标准、松散耦合原则及面向业务的设计方法，形成了多层次、开放的、技 术无关的工作流平台，具有较强的适应性、扩展性。 关键词：工作流，工作流管理系统，面向服务架构，w e b 服务，b p e l 4 w s 太原理工大学硕士研究生学位论文 r e s e a r c ho ns e r v i c e o r i e n t e dw o r k f l o w s y s t e ma p p l i c a t i o n a b s t r a c t i ne n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n i z a t i o nd o m a i n ，i ti st h ek e yp r o b l e mh o wt o c o n s t a n ti m p r o v e sb u s i n e s sm a n a g e m e n tc a p a b i l i t ya n de f f i c i e n c yf o ra d a p t i n g f r e q u e n t l yc h a n g i n go fm a r k e te n v i r o n m e n t t h ee n t e r p r i s en e e dc o n s t r u c t e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m sf o c u s i n go nb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t a s b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i z a t i o na n ds t a n d a r d i z a t i o nt e c h n o l o g yi ne n t e r p r i s e ， w o r k f l o wt e c h n o l o g yi sf a r - r a n g i n ga p p l i e dt on o to n l yi n s i d eb u s i n e s sp r o c e s s m a n a g e m e n ta n da p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ， b u ta l s oo u t s i d eb u s i n e s s t o - b u s i n e s s i n t e g r a t i o n w o r k f l o wi st h ec o m p u t a t i o nm o d e lo f b u s i n e s sp r o c e s s ，w h i c ha d o p tr i g h t m o d e lt oe x p r e s sb u s i n e s sl o g i ca n dr u l e s ，a n dt h e ni m p l e m e n t c o m p u t i n go ni t b u ta st h ec o r eo fw o r k f l o wt e c h n o l o g y ，w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m s p r o v i d ec o n s i s t e n tp l a t f o r mf o rb u i l d i n ga n dr u n n i n ga n di n s p e c t i n g a n d m a n a g i n g w o r k f l o wi n h e t e r o g e n e o u s a n d a u t o n o m y a n d d i s t r i b u t i n g e n v i r o n m e n t n o w a d a y s ，a l o n gw i t hp r o s p e r i t yo fw e bs e r v i c e st e c h n o l o g yb a s e do n i n t e m e ta n ds e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r em e t h o d ，m o r ea n dm o r ee n t e r p r i s e s h o p et oa d o p t s e r v i c e - o r i e n t e d t e c h n o l o g yt o c o n s t r u c tb u s i n e s s p r o c e s s m a n a g e m e n tp l a t f o r m b ya d o p t i n gr e l a xc o u p l i n gs y s t e mo r g a n i z em e t h o d b a s e do no p e n i n gs t a n d a r da n db u s i n e s s o r i e n t e dd e s i g nm e t h o do fp r o c e s sa n d s e r v i c e ，i te n h a n c eb u s i n e s sa g i l i t ya n db u i l du n i f o r ma r c h i t e c t u r ef o rb u s i n e s s r e o c c u p ya n ds y s t e mi n t e g r a t i o n i nt h i sw a y ，e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e mi s i i i 太原理工大学硕士研究生学位论文 c a p a b l eo f c o m i n g t r u es y s t e m i cn e w l yb u s i n e s s o r i e n t e do r g a n i z i n g ，a n dt a k e s f u l la d v a n t a g eo fa p p l i c a t i o nf u n c t i o no fc a l t y - o v e ra p p l i c a t i o ns y s t e m a n d c o n q u e rs o m es h o r t c o m i n g s s u c ha sw o r s er e u s a b i l i t y 、d i f f i c u l tt oe x t e n d s y s t e mf o ra d a p t i n gc h a n g i n gb u s i n e s so u t s i d ei nt r a d i t i o n a lw o r k f l o ws y s t e m a d o p t i n gc l i e n t s e r v e ro rp o i n t - t o p o i n ta r c h i t e c t u r e i nt h i sa r t i c l e ，w ea n a l y s ea d d i t i o n a lw o r k f l o wt e c h n o l o g ys t r u c t u r ea n d w o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e ma r c h i t e c t u r ea n di n - d e p t hr e s e a r c ha p p l i c a t i o n s c e n eo f w o r k f l o ws y s t e mo f s e r v i c e o r i e n t e d ，a n dt h e nb d n gf o r w a r dw o r k f l o w s y s t e mr e s o l v es c h e m eb a s e do ns e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r ea n dw e bs e r v i c e s t e c h n o l o g y i nt h i ss c h e m e ，i n t r o d u c i n gs e r v i c e - o r i e n t e d a r c h i t e c t u r ef o r d e s i g n i n gw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mf r a m e w o r k ，a d o p t i n gs e r v i c e o r i e n t e d m e t h o df o rw o r k _ f l o wm o d e l i n g ， a n a l y s ef e a s i b i l i t ya n ds u p e r i o r i t yo fb u i l d i n g w o r k f l o ws y s t e mb ya d o p t i n gs e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r em e t h o d o l o g yf r o m d i f f e r e n ta p p l i c a t i o n l a y e r t h e nl i n k i n gi m p l e m e n t e dw o r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e ms o w f m sp r o t o t y p e ， w ea n a l y s ew o r k f l o we n g i n es t r u c t u r ea n d r e l a t i o n a lk e yt e c h n i q u e s i ns o w f m s ， a d d i t i o n a lw o r k f l o we n g i n ei s r e d e s i g n e da c c o r d i n gt od r i v er e q u e s t so f d i f f e r e n tg r a n u l a r i t ya s s i g n m e n t ，a n di t i sd e c o m p o u n d e dt h r e ee n g i n e ，i n c l u d i n g p r o c e s se n g i n e 、s e r v i c ee n g i n ea n d r u l e e n g i n e d i f f e r e n t d r i v e e n g i n e s e x e c u t ea s s i g n m e n t m a p p i n g a n d e x c h a n g i n gm e s s a g eb y i n t e r f a c e sb a s e so nb u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o n l a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e ss t a n d a r d i tg r e a t l ye n h a n c e sa g i l i t ya n df l e x i b i l i t y o f w o r k f l o we n g i n e i nf i n a l l y ，a c c o r d i n gt oc h o u s e db u s i n e s sp r o c e s sd e m a n d o ft y p i c a le n t e r p r i s ee l e c t r o n i cs t o c k ，w ec a r r yt h r o u g hm o d e l 、d e s i g na n d i m p l e m e n t o f e n t e r p r i s e e l e c t r o n i cs t o c kw o r k f l o w s y s t e m b a s e do n s o w f m s c o n s i d e r i n gd i v e r s i t yo fb u s i n e s se n v i r o n m e n t ，w o r k f l o ws y s t e mo f s e r v i c e s - o r i e n t e di sm u l t i l a y e r 、o p e n i n ga n di n d e p e n d e n t i t yo ft e c h n o l o g y w o r k f l o wp l a t f o r mw i t hb e t t e ra d a p t a b i l i t ya n de x p a n s i b i l i t yb yp r e f e r a b l y 太原理工大学硕士研究生学位论文 a d o p t i n g s o m ei d e as u c ha sb p e ls t a n d a r d 、r e l a x c o u p l i n g r u l e sa n d b u s i n e s s o r i e n t e dd e s i g nm e t h o d k e yw o r d s ：w o r k f l o w ，w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，s e r v i c e - o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，w e bs e r v i c e s ，b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t el a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e v 声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教9 币的指导下， 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 做出重要贡献的个人和集体。均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：二车毛牡日期：主犁3 _ 俎 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、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( 保密学位论文在解密后遵守此规定) o 签名： 导师签名：弛 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 课题研究背景与意义 第一章绪论 1 1 1 工作流系统研究现状 工作流技术最早起源于办公自动化与制造业领域。从最初的实现工作任务的自动化 到面向过程的企业流程构建与管理，工作流技术在各个行业的广泛应用为企业与各类组 织的业务运营带来了很大的便利和效益。 工作流技术是一个多学科交叉的新领域，涉及计算机科学与管理科学的多种原则、 方法与技术，其中包括计算机支持协同工作、流程形式化描述语言、应用与系统集成、 软件工程、文档管理、仿真技术、企业重组等方面。工作流技术强调能够在一种规范的 良好定义的业务规则描述基础上实现自动化的、可控的、可交互的业务流程的管理，从 而为业务流程的高效运转与业务重构提供可能。 在工作流技术体系中，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 ，w f m s ) 起 到了核心的作用。它能够在异构、分布、自治的复杂环境中为工作流的运行与维护提供 统一高效的平台。它是企业实现业务流程自动化和企业应用持续集成等方面建设的基 础。 工作流技术及其广泛的应用前景吸引了众多的科研机构和公司进行工作流及其应 用的研发工作。到目前为止，已经有数百种具有w f m s 功能的商业化软件或原型系统问 世。其中比较著名的有：基于文件的工作流管理系统( 例如f i l e n e t 的v i s u a l w o r k f l o w s ) ，基于消息的工作流管理系统( 例如n 0 v e l l f i l e n e t 合作开发的e n s e m b l e ) ， 群件与套件工作流管理系统( 例如i b m l o t u s 公司的l o t u sn o t e s ) ，基于微软w i n d o w s 平台的工作流管理系统( 例如u l t i m u s 和微软公司在b i z t a l k 中提供的工作流组件) 。 但是总的来说，目前的工作流系统应用仍然存在多种的不足与缺陷，其中包括： ( 1 ) 工作流的运行必须要有底层的通信基础结构的支持。也就是说，工作流系统 必须建立在适当的底层通信基础之上，以便实现执行工作流所需的分布计算环境。例如 c o r b a 、d c 0 m 、j 2 e e 都是可以选择的。但是由于这些分布计算环境产品的都是面向技术 的，构筑于其上的工作流系统往往与底层环境是紧密耦合的，这就造成了企业部署w f m s 太原理工大学硕士研究生学位论文 的过程中必须额外付出精力去构筑底层环境。并且这种从技术角度解决企业应用的分布 式异构集成方案并不支持从业务角度对业务活动与流程进行标准化建模与管理。同时由 于实现技术造成的系统紧耦合性也造成了系统无法及时响应业务变化等问题。 ( 2 ) 标准化程度差。现有许多的工作流产品具有自己独立的一套工作流模型、工 作流定义语言以及a p i 函数在缺乏标准的情况下，用户一旦选定一种产品之后，就很 难再过渡到其它同类产品上了；而且不同的系统之间缺乏互操作接口，使得用户有许多 的后顾之忧。这些随着工作流管理联盟( 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 工作流管理系统模型的提出与工作流描述语言标准的发展，正在逐步得到改善。 ( 3 ) 性能问题。目前大多数工作流产品在高吞吐量事务处理需求，对流程执行中 的错误解决与恢复、分布与异构环境下的安全管理等方面都存在了诸多限制。 ( 4 ) 柔性问题。无论是过程模型的表示还是角色解析，现有的工作流系统表现出 柔性差的问题，一些企业的实际应用常常有对执行路由的动态需求、人为选派以及流程 描述的粒度变化，对于这些需求现在的工作流系统都不能很好的提供支持。 近年来，随着基于w e b 的分布式技术的巨大发展，工作流技术领域的研究热点逐步 集中于基于w e b 的分布式工作流及其互操作性、事务管理、安全管理以及面向业务的工 作流过程建模等方面。在本文中，我们将采用面向服务的方法进行工作流系统的分析与 设计并着重分析该方法在这些方面的特点与优势。 1 1 2 课题研究背景及其意义 近年来，基于w e b 的分布式计算模型w e b 服务技术以其良好的平台独立性、互操作 性与简单性，开始广泛应用于企业的i t 系统应用与工作流系统中，促进了企业i t 系统 的快速整合与集成，企业应用环境也逐渐走向面向服务化的方式但从业务流程管理角 度来看，如果把w e b 服务中所封装的应用逻辑看作是工作流中的任务来看，那么这些任 务的构建是基于技术角度实现的功能模块，并不是按照业务服务化的映射，这是无法适 应业务变化需要的；同时，传统的w e b 服务协议虽然解决了互操作性问题，但忽略了企 业业务流程管理中的诸多因素诸如安全性、事务性、多交互方式支持、业务流程监控与 管理等等，这样构建的企业级应用是非常脆弱的因此，为了弥补以上缺陷，面向服务 的架构正在受到越来越多的企业和组织的研究与应用。 早在1 9 9 6 年，g a r t n e r 最早提出面向服务架构( s e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ， s 0 a ) 的预言，2 0 0 2 年1 2 月，g a r t n e r 又提出了s o a 是。现代应用开发领域最重要的课 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 题”，并预计到2 0 0 8 年，8 0 a 将成为占有绝对优势的软件工程实践方法。s o a 的目标在 于使i t 变得更有弹性，以更快地响应业务单位的需求，实现按需业务的实时企业( r e a l t i m ee n t e r p r i s e ，这是g a r t n e r 为s o a 描述的远景目标) s o a 是一种i t 系统组织模型，它可以从业务角度设计与构建服务，把业务需求转化 为对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和应用。不论是是基本的业务活 动还是业务流程均可以视为服务。服务接口是基于平台无关性的服务描述；s o a 系统可 以通过服务的组合与编排来响应业务变化。作为一种面向业务的系统组织方法，s o a 对 业务流程管理、多渠道业务服务、企业级业务架构等领域具有强大的支持。 采用s o a 方法来构建工作流管理系统可以将给我们带来多方面的好处，有助于我们 在持续变化的业务环境中取得成功。文 2 中总结了以下四点： ( 1 ) 充分利用现有资产。s o a 提供了一个抽象的服务层，通过这个抽象层，企业可 以将原有系统通过包装或直接转变为提供企业业务功能的服务。这样可以节约i t 投资， 并且更加方便于在工作流中不断集成业务服务。 ( 2 ) 增加业务重用。通过以松散耦合的方式公开的业务服务，企业可以根据业务 要求更轻松的使用和组合服务。随着企业信息系统的不断扩大，可复用的业务组件可以 大大降低企业建设成本。 j( 3 ) 更易于集成和管理复杂性。在s o a 中，对服务的访问与集成是基于规范而不 是实现。这种实现透明性能够将基础设施和实现发生的改变所带来的影响降低到最低程 度，尤其是对于基于异构系统构建的服务的访问这种方式可以隔离工作流系统之间不 同层次的系统复杂性，增加组件的可复用性。当工作流程由更多的企业协作组成时，这 种组织方式会变得更加重要。 ( 4 ) 拥有更快地响应速度。从现有的服务中组合新的服务的能力为需要灵活地响 应苛刻的商业要求的组织提供了独特的优势。如果应用于工作流管理系统中，流程与活 动就会转化为粒度不同的服务，通过服务的动态编排可以为不同要求的客户提供不同的 业务应用。同时，通过利用现有的组件和服务，可以减少完成软件开发周期所需的时间， 这使得可以快速地开发新的业务服务。这些都十分有利于组织进行快速的业务变化响 应。 在本研究中，我们将深入探讨如何采用s o a 方法构建工作流管理系统，以及相应的 工作流的面向服务的建模过程。 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 2 本文研究内容与组织 1 2 1 本文的主要研究内容 基于以上的研究背景，论文分析了目前的工作流管理系统和s o a 技术，然后提出了 的面向服务的工作流管理系统s o w f m s 原型，并描述了s o - w f m s 的体系结构及关键技术， 尤其是工作流引擎的结构与运行方式然后以企业电子采购业务流程为需求，分析了面 向服务的工作流建模方法与过程，并实现了基于s o - w f m s 的企业电子采购工作流系统。 具体说明如下： 面向服务的工作流管理系统s o - 帆i s 。与传统的工作流管理系统不同，我们所设计 的s o - w f m s 不仅能够方便地构造企业内部的业务与管理流程，而且通过集成w e b 服务技 术，轻松的实现了跨越企业边界的应用协作和集成，满足了电子业务不断发展的需求。 结合s o - - _ | f m s 系统原型，我们分析了使用s o a 设计的工作流管理系统支撑架构与应用架 构。其中支撑架构主要分析了工作流引擎的体系结构与工作机制，以及在事务管理与访 问控制方面的技术。应用架构则关注于从体系结构角度对构建面向服务的工作流的支 持。 基于s o _ 1 f m s 的电子采购工作流系统本文在分析电子采购业务需求的基础上，结 合w e b 技术与w f ) , t c 工作流管理系统模型，构建了一个简化的基于s o - w f m s 的电子采购 系统。并且通过对电子采购工作流的面向服务的建模与实现过程的分析，验证了采用s o a 方法开发工作流管理系统的可行性。 1 2 2 本文的结构与组织 本文的整体组织如下： 第二章介绍了面向服务的工作流管理系统所需要的相关技术。其中首先阐述了工作 流及其技术构成、工作流管理系统的功能与体系结构、s o a 的理论构成以及s o a 对业务 流程管理的支持，然后综合分析了基于w e b 服务技术的工作流系统技术标准，以及采用 s o a 方法进行工作流系统的建模方法与过程。 第三章着重结合我们设计的工作流管理系统s 沪w f 峪的原型，分析了其体系结构 其中包括系统应用架构、工作流引擎架构和工作机制、系统对分布式环境下的事务管理 与访问控制的技术。 第四章研究了使用面向服务的方法进行电子采购业务建模与实现的方法与过程。 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 3 小结 本章针对当前工作流系统研究现状以及企业应用中出现的问题，简要介绍了采用面 向服务架构方法的特点与优势，由此提出了本文的研究背景和研究意义。 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章面向服务的工作流系统 2 1 工作流和工作流管理系统 2 1 1 工作流基本概念 工作流管理联盟w f m c 给出的工作流定义0 1 是：工作流是部分执行的经营过程，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 i b ma l m a d e n 研究中心对工作流进行了更具体的描述“1 ：工作流是业务过程的一种 计算机化的表示模型，定义了完成整个过程所需要的各种参数。这些参数包括对过程中 每一个步骤的定义、步骤间的执行顺序、条件以及数据流的建立、每个步骤由谁负责以 及每个活动所需要的应用程序。 根据以上定义，许多业务过程如公文审批、论文报告及书籍撰写、项目申请、贷款 申请、证件申请、联机销售或购物与旅游产品的预定等都可以视为工作流加以处理；在 工业制造行业如c i m s 等领域中也涉及到大量的工作流管理问题，如产品图纸的设计过 程、产品的生产过程，都是工作流系统应用的典型例子。 以下是对本文所用到一些工作流技术中基本概念的定义嗍。 业务过程( b u s i n e s sp r o c e s s ) 是由一套或多套相互联系的程序和活动共同完成， 通常在定义了功能角色和关系的组织结构环境下实现一个业务或政策目的，如保险索赔 过程、产品开发过程等。通常由多个活动组成，活动由业务规则集合驱动执行 活动( a c t i v i t y ) 是业务过程的一个执行阶段，由执行者完成，执行者可以是人、 软件系统或两者的集合。 实例一( i n s t a n c e ) 是业务过程的一次运行被称作一个过程实例；活动的一次运行被 称作一个活动实例 工作流管理( w o r k f l o wm a n a g e m e n t ) 是利用信息系统形式化地描述业务过程、支 持过程的自动运行、自动记录过程实例信息并且依次提供对过程实例进行监控功能的一 种信息技术 工作流管理系统，是提供工作流管理功能的系统软件该系统运行在一个或者多个 工作流引擎上，而工作流引擎能够解释过程定义，与工作流参与者交互，并可在需要时 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 调用技术工具和应用。 r 过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) 是支持自动化操作( 例如，工作流管理系统用户 建模、执行业务过程) 的业务过程的表现形式。过程定义由活动和活动之间关系组成的 网络、开始和终止过程标志以及与活动相关联的信息构成。 以上概念之间的联系如图2 - i 所示 i 业务过程| 描述为l 1 一 被管理 子过程l1 分解 活动 1 实现 执行或表示为 工作流管理系统 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - 。 _ _ 。 。 _ _ 一 上 控制 过程实例 - 。_ j i包含 ! 一 活动实例 r 执行 手动操作 ii自动处理j 工作单元ii 调用的应用 图2 - i 工作流概念联系图 f i g 2 - 1c h a r to f w o r i d i o wc o n c e p t sr e l a t i o n s 2 1 2 工作流模型 工作流技术体系如图2 2 所示，其中，工作流元模型是工作流定义语言和工作流概 念模型的基础。工作流模型则是工作流概念模型的表达。工作流定义语言则是对工作流 模型的语言表达。一个具体的工作流则是工作流模型的实例。 基于 工作流元模型i # 二= = = 习工作流定义语言l 7 。r r 一 兰三l j形式化【至至 1 工作流概念模型仁= = 爿 工作流模型 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 模型中进行定义。工作流管理系统根据工作流模型创建工作流实例，自动、灵活的驱动 业务过程的执行。所以，工作流模型的决定了最终的工作流的行为，只有能够建立一个 好的工作流模型才能有效地应用工作流技术实现业务过程的自动化与优化，提高企业的 经营效率。 工作流模型包含了描述一个能够由工作流执行服务执行过程中所需要的所有信息。 这些信息包括过程的开始和完成、构成过程的活动以及进行活动间导航的规则、用户所 需要完成的任务、可能被调用的应用、工作流引擎的引用关系，以及所有与工作流相关 的数据的定义。在工作流模型中，过程定义可能引用组织角色模型中关于组织结构、 组织间的角色等信息。这样在进行过程中活动或对象的定义的，不仅可以指定某个特定 的人员是这个活动或信息对象的参与者，而且可以将活动或信息对象与组织实体或角色 功能进行关联。 w f m c 定义了一个元模型“1 如图2 3 ，它包含了以下六个基本实体： 图2 - 3 工作流过程定义元模型图 f i g 2 - 3m e t a - m o d e lc h a r to f w o r k i l o wp r o c e s sd e f i n i t i o n 工作流定义，即过程模型，是业务流程的形式化描述，用来支持系统的建模和运行 过程的自动化。过程可分解为一系列的子过程和活动，它一般包含诸如工作流模型名称、 版本号、过程启动和终止的条件、条件安全、监控和控制信息等一系列基本属性。这个 过程模型反映了企业中的一个经营过程的目的，即这个过程要实现的目的和最终达到的 目标是什么 活动，是实现过程逻辑步骤地工作任务的描述，一般分为手工操作和自动处理两类。 活动是过程执行中可被工作机调度的最小工作单元，主要属性有活动名称、活动类型( 原 子级活动、子流程等) 、活动的前、后条件、调度约束参数( 如最长处理时问、排队等 待时间等) 、所在的工作流机等。活动相应于企业经营过程中的任务，主要反映完成企 8 太原理工大学硕士研究生学位论文 业经营过程需要执行的那些功能操作 一 = 转换条件，主要负责为过程实例的推进提供导航依据，主要参数包括工作流过程条 件( 实例向前推进的条件) 、执行条件( 执行某个活动的条件) 和通知条件( 通知不同 用户的条件) 。转换条件对应于企业经营过程中的业务规则和顺序。 工作流相关数据，工作流执行服务根据工作流相关数据和转换条件进行推进，工作 流相关数据的属性包括数据名称、数据类型和数据值等。它是工作流机执行任务推进的 依据。 角色，角色属性主要包括角色的名称、组织实体、角色的能力等。角色或组织实体 决定了参与某个活动的人员或组织单元。它主要描述企业经营过程中参与操作的人员和 组织单位。 需要激活的应用程序，主要属性包括应用程序的类型、名称、路径及运行参数等 应用主要描述了用于完成企业经营过程所采用的工具或手段如采用e r p 软件或决策支持 软件完成某个具体的企业业务功能。 该元模型描述了工作流模型内部包含的各个对象、对象之间的关系以及对象的属 性。由该元模型可以看出，过程定义模型的核心是活动。工作流定义与活动、工作流相 关数据之间是一对多关系，即一个工作流定义由多个活动与多个工作流相关数据构成。 活动、角色、工作流相关数据、需要激活的应用程序、转换条件之间都是多对多关系。 如一个活动可以引用多个角色，一个工作流相关数据可以被多个活动使用 2 1 3 工作流管理系统 工作流描述了组织机构复杂的业务处理过程，涉及到多个系统与多个用户间的交互 操作以及多个复杂流程，不可能单纯依靠人工干预进行管理，为此必须建立工作流管理 系统。工作流管理系统专注于业务过程的管理，而对于业务过程中的具体任务则通过调 用具体应用系统来完成。这种业务过程管理的独立性避免了传统应用系统中由于过程管 理缺乏、过程错误或者过程不完整造成的业务变化响应困难问题。 现实世界中，由于各种业务流程在时间、活动等方面的复杂性以及差异形式的不同， 工作流管理系统的应用范围和实施方式的不同，但是它们还是具有许多共同的特性。从 比较高的层次上来抽象考察工作流管理系统，可以发现所有的工作流管理系统都是提供 了以下三种功能m ( 1 ) 建立阶段功能。即通过某种分析、建模及系统定义手段将现实世界的业务过 9 太原理工大学硕士研究生学位论文 程转化成某种能够被计算机处理的形式化表示。 ( 2 ) 运行阶段的控制功能。主要进行在某个计算环境中工作流过程的管理及各活 动步骤之间的状态转换： ( 3 ) 运行阶段的人机交互功能。主要完成对工作流实例执行过程中各种活动的处 理。 为了实现工作流产品之间的互操作，w f m c 在工作流管理系统的相关术语、体系结构 及应用编程接口等方面制定了一系列标准，其中包括了工作流管理系统参考模型嗍该 模型如图2 4 ，给出了抽象的工作流管理系统的功能组成和接口，它能够满足工作流管 理系统和产品所应该具有的主要功能特征，可为实现工作流产品之间的互操作提供公共 的基础。下面具体介绍该工作流管理系统参考模型、它的组成部分及各部分之间的关系。 i 塑塑ii 型l 图2 - 4 工作流参考模型示意图 f i g 2 - 4c h to f w o r i ( f l o wr e f e r e n c em o d e l ( 1 ) 过程定义工具( p r o c e s sd e f i n i t i o nt 0 0 1 ) 。它为用户提供了一种对实际业 务流程进行分析、建模的手段，并生成业务流程的可被计算机处理的形式化描述，即过 程定义。 ( 2 ) 工作流执行服务器( w o r k f l o we n a c t m e n ts e r v i c e ) 。它是指包括一个或多个 工作流引擎( w o r k f l o we n g i n e ) 的软件组件，它负责创建、管理和执行工作流实例。 外围的应用w a p i ( w o r k f l o wa p p l i c a t o np r o g r a mi n t e r f a c e ) 与其交互 其中工作流执行服务负责根据过程定义把工作流运行环境中的参与者与相应的实 体( 如组织或角色) 联系起来，其中包括了导入过程定义x m l 文件、解释过程定义、控 制过程实例、安排活动的执行顺序、向用户工作表中添加工作项目、调用应用等步骤。 1 0 太原理工大学硕士研究生学位论文 其中。工作流引擎是工作流执行服务的核心。它包括了调用若干形式的应用组件的能力， 来激活必要的应用程序执行相关活动。这种调用机制间有很大的不同，既可以是本地应 用组件，也可以是远程的w e b 服务 工作流执行服务可以看作一个状态转化机，下面分别是流程实例和活动实例的基本 状态转换图，如图2 5 和2 - 6 所示。 终l e ， 图2 - 5 工作流流程实例状态转换图 f i g 2 5t r a n s f o r mc h a r to f w o r k f l o wp r o c e s si n s t a n c a ：s t a t u s 图2 - 6 工作流活动实例状态转换囤 f i 薛- 6t r a n s f o r mc i r r io f w o r k f l o wa c t i v ei n s t a l l c es t a t u s 3 ) 管理和监控工具( a d m i n i s t r a t i o n m o n i t o r i n gt o o l s ) 它允许管理员同时 监管不同的工作流引擎，不论工作流运行在什么样的工作流管理系统之上，都应该可以 获取全局的工作流程图，这就要求实现一组用于管理目的功能，以及安全、访问控制等 要求。 ( 4 ) 工作流客户端应用( w o r k f l o wo n l i n ea p p l i c a t i o n ) 工作流客户端应用和 工作流引擎间韵交互通过操纵工作列表( w o r k l i s t ) 实现，工作列表中活动的工作项可 以在工作流客户端由用户开始任务、挂起任务或提交任务。 ( 5 ) 被激发的应用( i n v o k ea p p l i c a t i o n ) 它是指不需要人员参与的独立的活动。 一般情况下，工作流引擎通过对过程定义的活动描述信息，应用程序类型和驱动数据来 太原理工大学硕士研究生学位论文 激活应用组件，被激活的组件可以是本地组件也可以是分布式组件，如e j b 组件，w e b 服务等。 ( 6 ) 外部和内部接口( e x p o s e da n de m b e d e di n t e r f a c e s ) 。其中主要包括五个接 口： 过程定义输入输出接口( 接口1 ) 本质上是一个交换格式和a p i 调用，它支持对过 程定义的转化。过程定义工具的最终输出是可被工作流引擎运行解释的过程定义，而工 作流模型本身并不关心工作流定义工具以及在定义过程时如何交互，因此过程定义工具 需要可访问工作流管理系统的接口，或者在必要的时候进行过程定义转化。采用标准的 工作流建模语言作为该接口的描述方法将会使得独立、开放的过程定义工具成为可能。 客户端应用接口( 接口2 ) 描述了客户应用和工作流引擎之间进行交互所需的信息。 其中，工作列表是工作流引擎分配给特定用户的工作项队列。而工作列表管理器 ( w o r k l i s th a n d l e r ) 完成这些活动实例的管理，同时提供一个交互界面，具有显示工 作列表并接受用户选择开始某项实例运行的功能。 被调应用接口( 接口3 ) 指的是工作流执行服务在过程实例的运行过程中调用的、 用以对应用数据进行处理的应用程序，在过程定义中包含有这种应用程序的详细信