（计算机软件与理论专业论文）面向流程管理的软件构建方法研究.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 高效，便捷的业务流程管理是确保企业效率的根本所在，其重要性毋庸置疑。 随着客户需求的多样化，以及随之而来的业务要求的多变性，这都必然导致了业 务流程呈现出了高度的动态性。由于传统的软件开发方法是面向稳定不变的业务 流程所设计的，所以按照其产生的软件系统存在如下的缺陷。 l - 流程逻辑与应用逻辑互相混杂。这种软件系统对业务流程有关的软件组 件与普通的逻辑组件不加以区分。这就导致了流程逻辑完全被固定且隐 含在应用逻辑中，无法把流程逻辑独立的抽取出来。所以一旦需求的改 变导致业务流程发生变化，就必须重新分析，设计，实现业务软件。这 不仅大大的加重了企业的负担，而且在快速变化的市场中失去先机。 2 很难实现对流程的全局性管理与调度。由于流程逻辑本身已经被被固化 到了应用实现中去，所以对流程的跟踪与控制就变的异常困难。运行状 态下的流程由预先写入的应用程序控制，而不是业务人员。这就导致了 流程的可操控性下降，同时由于业务人员无法对流程进行有效的控制， 那么几乎不可能实现对运行状态下的流程进行有效的管理。 3 很难在业务需求与应用实现之间建立映射对应关系，从而失去了对业务 变化跟踪的可能。只有通过某些机制，在需求和实现之间建立起流程关 联性，软件系统才能快速的进行修改以适应业务需求的变化，尤其是业 务流程需求的变化。现在的软件生产强调的是数据和功能，而忽视了业 务流程建模，从而导致了需求与实现的割裂。最终我们不能根据需求变 化对流程的实现进修快速及时的修改。 本文提出了一种面向流程管理的软件系统的体系结构并提出了其构建方法。 其目的是为了向企业提供一种便于流程管理框架和低消耗的软件开发方法，以便 于适应不断变化的业务需求和流程。该框架不仅能对业务流程进行单独管理，而 且还支持工作流业务构件的调用。这些将大大的减少由于业务流程变化，而可能 带来的再分析，设计以及实现上的负担；在大幅降低用于维护耗费的同时，也明 显的提高了软件的复用性。基于上述思想，本文对相关的技术进行研究，主要的 山东大学硕士学位论文 研究内容和创新工作包括： 第一：基于w e b ，提出了一种面向流程管理的软件体系结构( p r o c e s s m a n a g e m e n t o r i e n t e ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，简称p m o s a ) 。并描述了其构 建方法。 第二：把隐含的业务逻辑从业务需求中抽取出来，并用显示的语言将其定 义。从而实现了业务流程逻辑与应用逻辑想分离。 第三：提出了一种工作流构件模型，并且描述了在应用中如何对其索引与 组装。 第四；设计了一种支持工作流构件调用的工作流引擎。引擎在执行业务流 程的过程中，通过对流程构件的调用完成了其子过程的执行。如果业务流程在 子过程中发生变化，则只需修改其相应的构件，而无需对整个业务流程逻辑以 及应用逻辑进行修改。 最后，通过一个产品生产流程案例，实践了本文面向流程管理的软件构件 系统的构建过程。 关键词：业务流程变化业务流程管理软件开发工作流构件工作流引擎 山东大学硕士学位论文 a b s tr a c t i t i su n d e n i a b l yt r u et h a tt h ee f f i c i e n ta n dc o n v e n i e n tm a n a g e m e n to fp r o c e s s b u s i n e s si st h ea s s u r a n c eo ft h ep r o d u c t i v i t yo fe n t e r p r i s e ，a n dt h u si t sr o l ei s i r r e p l a c e a b l e h o w e v e r , t h et r a n s f o r m a t i o no fb u s i n e s sr e q u i r e m e n t ，w h i c hi sa t t e n d e db yt h e d i v e r s i t yo fd e m a n d so fd i s t i n c tc u s t o m e r s ，c o n t r i b u t e st ot h ef a c tt h a tt h ed e s i g no f b u s i n e s sp r o c e s si sd y n a m i ca n du n s t a b l e s i n c et r a d i t i o n a ls o f t w a r ed e v e l o p m e n ti s s p e c i f i cf o rs t a t i ca n ds t a b l eb u s i n e s sp r o c e s s ，s o f t w a r ep r o d u c e di nt r a d i t i o n a lw a y h a ss oi n h e r e n td i s a d v a n t a g e s 私f o l l o w s t ob e g i n 谢t h ，t h el o g i co fp r o c e s si ss y n t h e s i z e dw i t ht h el o g i co fa p p l i c a t i o n t r a d i t i o n a ls y s t e m sd on o td i s t i n g u i s ht h ec o m p o n e n t so fb u s i n e s sp r o c e s sf r o m o r d i n a r yc o m p o n e n t so fa p p l i c a t i o n ，w h i c hr e s u l t si nt h ef a c tt h a tt h el o g i co fb u s i n e s s p r o c e s si sm e r g e di n t op r o g r a m ，a n db e c o m e s o u to fc o n t r 0 1 a sa c o n s e q u e n c e ，o v e n t h o u g ht h e r ei sl i t t l ec h a n g e si nab u s i n e s sp r o c e s st h a ts t e mf r o mt h ev a r i a t i o no f d e m a n d s ，w eh a v et oa n a l y s i s ，d e s i g n , a n dd e v e l o pi ta g a i n ，w h i c hi sv e r y t i m e - c o n s u m i n g a ss u c h ，m o s te n t e r p r i s e sa r ea f f l i c t e d 、i t l lf i n a n c i a lb u r d e nd u et o t h i so u t d a t e dm e t h o d , a n d , w h a ti sw o r s e ，t h e r ei sag r e a tl i k e l i h o o df o rt h e mt ol o s s p r e c i o u so p p o r t u n i t i e si nt h ec o m p e t i n gm a r k e tb e c a u s eo ft h e i ri n a b i l i t yt os a t i s f y c u s t o m e r s n e e d s s e c o n d l y , t r a d i t i o n a lm e t h o d sa r eu n a b l et or e a l i z eg l o b a lm a n a g e m e n ta n d s c h e d u l ef o rb u s i n e s sp r o c e s s b e c a u s et h el o g i co fb u s i n e s sp r o c e s si sm e r g e di n t o p r o g r a m , i ti se x t r e m e l yt oo p e r a t ea n dt r a c et h er u n n i n gp r o c e s s e s a ss u c h ，t h e r m m i n gp r o c e s s e se x c l u s i v e l yf o l l o wt h ei n s t r u c t i o no fp r e v i o u s l yb u i l t - i np r o g r a m s r a t h e rt h a nm a n a g e r so fp r o c e s s e s ，w h i c hr e s u l t si nt h ei n a b i l i t yt oo p e r a t et h er u n n i n g p r o c e s s e s a sac o n s e q u e n c e ，t h e r ei sn op o s s i b i l i t yt oa d m i n i s t r a t o rt h e s er t m n i n g p r o c e s s e se f f i c i e n t l y t h i r d l y , i ti si m p o s s i b l et oe s t a b l i s ht h em a p p i n gb e t w e e nt h ea p p l i c a b l ep r o g r a m i i i 山东大学硕士学位论文 a n dt h eo r i g i n a ld e s i g n ，a n ds ot h ea p p l i c a b l ep r o g r a m sa r eu n a b l et od on e c e s s a r y c h a n g e si na c c o r d a n c ew i t hm o d i f i e dd e s i g nc o m i n gf r o mc u s t o m e r s r e q u i r e m e n t s i nt h i st h e s i s ，t h ea u t h o rs u g g e s t sa t y p eo fa r c h i t e c t u r eu s e dt od e v e l o pp r o c e s s m a n a g e m e n t - o r i e n t e ds o , w a r ea n di t sm e t h o d o l o g y , w h i c hi sa i m e da tp r o v i d i n g e n t e r p r i s e sa ne a s yw a yt oa d m i n i s t r a t o rb u s i n e s sp r o c e s sa n dd e v e l o pc o r r e s p o n d i n g s o f t w a r et oa d o p tt ot h ec h a n g e so fc u s t o m e r s d e m a n d s t h i sa r c h i t e c t u r en o to n l y e n a b l e su st om a n a g et h eb u s i n e s sp r o c e s s e s ，b u ta l s os u p p o r t st h ec a l l f o rt h e c o m p o n e n tf o rw o r k f l o w , a l lo fw h i c hw o u l dr e d u c et h ec o s to fr e a n a l y s i s , r e d e s i g n ， a n ds u b s e q u e n ti m p l e m e n t a t i o n b e s i d e st h er e d u c t i o no fc o s t ，i tr e a l i z e st h er e u s eo f c o m p o n e n t s 翘w e l l b a s e do nt h ei d e a st h a th a v eb e e nm e n t i o n e da b o v e ，t h ea u t h o r c a r r i e so u ts o m er e s e a r c ha n df i n do u tc e r t a i ni n n o v a t i o n s 髂f o l l o w s i nt h ef i r s tp l a c e ，t h ea u t h o rp r o p o s e sap r o c e s sm a n a g e m e n t o r i e n t e ds o f t w a r e a r c h i t e c t u r eb a s e do nw e b ，a n dp r o v i d e sa m e t h o d o l o g yo nh o w t oc o n s t i t u t ei t i nt h es e c o n dp l a c e ，t h ea r c h i t e c t u r em a k e si tp o s s i b l et or e n d e ru sa b s o r bt h e l o g i co fp r o c e s s ，a n dd e s c r i b e si ti n 锄a c c u r a t ed e f i n i n gl a n g u a g e ，w h i c ha c h i e v e st h e s e p a r a t i o no f t h el o g i co f p r o c e s s e sf r o mt h el o g i co fa p p l i c a r l o n i nt h et h i r dp l a c e ，t h ea u t h o ra l s op r o p o s e sam o d e lo fc o m p o n e n t sd e s i g n e df o r w o r k f l o w , a n dd e s c r i b e sh o wt oi n d e xa n ds y n t h e s i z et h e m i nt h ef o r t h ，t h ea u t h o rd e s i g n saw o r k f l o ws y s t e ms u p p o r t i n gt h eu s eo f c o m p o n e n t s ，a n dt h i ss y s t e mc a l l sf o rc o m p o n e n t sc r e a t e ds p e c i a l l yf o rs o m ep a r to f t h eo v e r a l lp r o c e s st or e a l i z et h ee x e c u t i o no fs u b p r o c e s s e v e ni ft h e r ei ss o m e c h a n g ew i t h i ns u b 。p r o c e s s e s ，w h a tw es h o u l dd oi so n l yt or e v i s ec o r r e s p o n d i n g c o m p o n e n t sr a t h e rt h a nt ot r a n s f o r mt h et o t a la p p l i c a t i o n sa n dl o g i co fo v e r a l lp r o c e s s c o m p l e t e l y k e yw o r d s ：c h a n g e so fb u sin e s sp r o c e s s ：p r o c e s sm a n a g e m e n t ；s o f t w a r e d e v e i o p m e n t ：c o m p o n e n to fw o r k f i o w ：w o r k f i o we n g i n e 原创性声明和关于论文使用授权的说明 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：逝日幽旧 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) 敝储虢边区新签孝鼢期：型幽午 7 山东大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 业务流程是一组逻辑上相关的业务活动，这些活动联合起来向用户传递某些 有价值的东西( 如产品、货物、服务或信息) 【l 】。企业中的生产流程、财务流 程、企业发展战略流程、新产品研究与开发流程、采购流程及售后服务流程等都 是业务流程的一种表现【2 4 】。从总的方面来说，业务流程就是企业完成业务获得 利润的过程，甚至可以说，企业就是依赖各种各样的流程来运作的。因此，业务 流程的重要性是毋庸置疑的。 随着经济全球化、信息网络化、需求多样化、市场和客户需求都在快速变化 之中，业务流程也呈现出复杂性、动态性、协作性的新特点【5 】，企业需要在高 度分布式复杂的环境中，以全局动态协作运营方式进行快速实时创新来应对市场 和客户需求的变化，否则就会失去市场竞争力【6 】。例如一家大型通讯设备供应 公司，为客户提供通讯设备供应服务，包括市场预测流程管理、订单管理流程、 主生产计划管理流程、供应商管理流程、外购件管理流程、采购管理流程、配送 管理流程等业务流程【7 】，设计与多家制造厂商、销售商、物流公司和银行的合 作，无论是市场需求还是合作伙伴业务的变化，都会带来业务流程的变化。 面对各种各样的流程变化，如果公司不能尽快做出响应，那么就会在市场竞 争中失去先机。由于目前软件系统所面向的是稳定不变的市场需求和静止的业务 流程，因此面对业务流程复杂性、动态性、协作性的新特点，传统软件系统存在 着如下的困难： 1 ) 流程逻辑很难从应用逻辑中分离出来。支持业务流程变化的关键在于将 流程逻辑从应用逻辑中分离出来，只有这样，才能将业务流程单独处理 或管理，只有这样才能在业务流程发生变化时，快速调整流程逻辑，而 不需要改变应用逻辑的实现。但是在当前的软件系统中，流程逻辑均被 固化隐含在应用实现中，无法抽取出独立的流程逻辑【8 】，当流程需要发 生变化时，就必须重新分析、设计、实现业务软件，这不仅不能应对快 速变化的市场环境，而且大大增加了企业的成本和预算。 山东大学硕士学位论文 2 ) 很难在业务需求和系统实现之间建立流程可跟踪性。只有在需求和实现 之间有着清晰明确的流程关联性，软件系统才能快速准确的应对业务流 程需求的变化。但是目前的软件系统构建模式，无论是传统的面向过程 方法【9 1 1 】还是当前主流的面向对象方法【1 2 1 5 】，从分析到设计再到实 现，所关注的是数据、功能、行为，而没有明确的业务流程建模，因此 无法在需求和实现之间建立业务流程的关联性。 3 ) 缺乏对业务流程变化需求模型的描述。目前的软件需求分析模型中，只 描述了业务流程的静态需求，而忽略了对业务流程变化特征的定义和分 析。因而构建的软件系统很难支持业务流程的变化要求。 4 ) 很难实现对流程的全局性管理与调度。由于流程逻辑本身已经被被固化 到了应用实现中去，所以对流程的跟踪与控制就变的异常困难。运行状 态下的流程由预先写入的应用程序控制，而不是业务人员。这就导致了 流程的可操控性下降，同时由于业务人员无法对流程进行有效的控制， 那么几乎不可能实现对运行状态下的流程进行有效的管理。 5 ) 很难在业务需求与应用实现之间建立映射对应关系，从而失去了对业务 变化跟踪的可能。只有通过某些机制，在需求和实现之间建立起流程关 联性，软件系统才能快速的进行修改以适应业务需求的变化，尤其是业 务流程需求的变化。现在的软件生产强调的是数据和功能，而忽视了业 务流程建模，从而导致了需求与实现的割裂。最终我们不能根据需求变 化对流程的实现进修快速及时的修改。 面对业务流程变化的需求，研究者目前提出了一些基于的工作流技术的流程 管理方案和系统架构【1 6 1 9 ，虽然这些方案在一定程度上也实现了流程控制逻辑 和应用逻辑的分离，但是由于工作流技术本身的局限性，仍不能很好的满足业务 流程变化的需求： 首先，工作流技术起源于办公自动化，其目标是实现任务或文档在多个参与 者之间的自动传递，因此它所关注的是业务流程的控制逻辑，并假定负责各流程 活动执行的应用之间是相互独立的，这种相互独立性正是工作流技术能够支持业 务流程变化的基本。当工作流应用于办公流程、管理流程等以任务或文档为中心 的较为简单的业务流程时，由于流程中设计的应用之间相互独立，如w o r d 、e m a i l 2 山东大学硕士学位论文 等，因此工作流技术可以满足流程变化的需求。但是较为复杂的应用往往与业务 密不可分，多个应用之间存在着密切的业务关联性，流程控制逻辑的简单变化常 常会引起多个业务功能模块流程相关性语义的冲突，导致业务流程不能正确执 行。 其次，工作流是从技术层面解决业务流程的办公自动化问题，而业务流程的 变化和管理则更多是个业务层面的问题，因为发现并提出变化需求的是业务 员。因此在基于工作流技术的管理方案中，业务流程的变化需求并不能快速、准 确的映射到系统实现架构中。 综上所述，传统的软件开发方法只是在需求分析和系统设计阶段对业务流程 进行了分析，而在最终实现阶段却将流程逻辑隐含于具体的代码实现中去。一旦 业务流程需求发生改变，只能通过对底层代码修改来完成流程逻辑的修改，同时 不能够对已存在的通用的流程实现进行充分利用，或者是只能进行简单的程序拷 贝。这些导致传统的软件系统不能够对业务流程进行有效的管理；更加不可能针 对业务流程需求的变化，快捷迅速的对软件系统做出改变来适应这种变化。 针对上述问题，本文从软件系统的体系结构和系统开发方法入手，对如何支 持业务流程变化的软件系统进行了研究，并且以支持软件构件的复用为基础，提 出了一种支持流程变化，面向流程管理的软件体系结构p m o s a ( p r o c e s s m a n a g e m e n t o r i e n t e ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ) 。在该结构中，首先将流程逻辑从业 务逻辑中分离出来，并建模为独立的一层；同时原来隐含于实现中的流程定义也 被抽取出来，用特定的流程定义语言加以表示，最终建模为系统中可配置流程的 相关属性。当流程发生变化时，不再需要对代码级的应用程序进行修改，而只要 修改业务流程的定义，并根据改变的业务流程的需求，改动相关流程属性，便可 支持新的业务流程。以p m o s a 为基础，本文还提出了基于构件，面向流程管理 的软件系统构建方法。此方法可以使构建出的软件系统可以对业务流程进行有效 的管理和监督，并且支持构件的复用。它既保证了对业务流程变化的跟踪和有效 管理，也大幅的提高了软件的开发效率。 山东大学硕士学位论文 1 2 相关技术研究 1 2 1 软件系统体系结构的发展趋势 支持业务流程变化的软件系统构建方法的研究是属于软件工程和流程技术 领域的- f 交叉学科，设计的研究点比较多，这里介绍对本文相关的研究工作进 行一个简单的介绍和总结。 从图1 1 中可以看出当今软件系统发展的趋势 2 0 1 。该图表明当今的信息系 统包含了几个层，中间是操作系统，也就是让硬件工作的软件。第二层是通用的 应用程序，这些程序在企业中有着广泛应用，比如m i c r o s o f to f h c e 。第三层是某 些特定领域所开发的软件，这些软件局限于专业的企业或者部门内部使用，如人 力资源管理系统等。第四层是专业定制软件，这些软件仅仅是为特定的公司组织 开发，通用性较小，专业化程度很高。 o p e r a t i n g t r e n d si n 图1 1 软件系统体系结构及发展趋势 在六十年代，第二层和第三层是没有的。信息系统建立在一个具有有限的小 的操作系统之上。因为没有通用的或主要特定的软件可用，这些系统主要由裁制 的应用组成。从那时起，第二层和第三层开始发展，现在的确实是这四个环都在 扩大，也就是他们正在吸收新的功能同时扩张。现在的操作系统提供了更多的功 能，位于第二层的数据库管理系统提供了可用于裁制的应用中的功能。这种趋势 的结果是，软件开发的重点从复杂编程转向了复杂软件系统的装配，也就是开始 一种的新的软件开发方法，这样的开发方法是的软件系统开发的挑战从每个模块 的编码转向了将四层中每一层的软件块编排、粘合在一起。 另一个趋势是从数据到流程。七十年代和八十年代的主流是面向数据的方 4 山东大学硕士学位论文 法，信息技术的焦点是存储和获取信息，因为数据建模是建立一个信息系统的起 点。业务流程建模常常被忽略，而且流程不得不适应信息技术，例如业务流程再 造的管理趋势说明了对流程重视的提高。因而，系统工作师求助于流程驱动的方 法。 最后一个趋势是从小型计划的设计到再设计和有机的成长。由于i n t e m e t 和 相关的普及，信息系统随时变化，因而很少有系统从打草稿开始建立。许多现有 的应用作为新系统的一部分使用，尽管基于构件的软件开发仍有他的问题，但是 目标是清楚的，很容易看到软件开发的过程已经变得更加动态。 随着软件的这个发展趋势，软件系统结构也从最初的客户i n 务器发展到表 示逻辑业务逻辑数据逻辑的三层结构，以至在三层结构上扩展而至的多层体系 结构。但是这些结构所支持的业务流程是静止不变的，因此并为将流程逻辑单独 的分离出来。 随着业务流程变化需求的提出，许多研究者提出来一些分离业务逻辑的体系 结构，如一个通用的业务流程体系结构，该结构基于集成信息系统体系结构 ( a r i s ：a r c h i t e c t u r eo fi n t e g r a t e di n f 0 加鲥0 ns y s t e m s ) 【2 1 ，它由四级组成， 分别是流程控制、流程计划和控制、工作流控制、应用系统。文献提出了一种流 程驱动的体系结构模型，该模型也分为四层：使用和协调已有资源的技术集成层、 创建并管理业务服务的服务层、描述业务信息试图的信息层和有话业务流程的流 程层。s y n c h r o n f l o w 2 2 是采用面向业务域的系统体系结构的业务过程管理与集 成系统，该体系结构以企业业务需求的与描述为基础，通过对企业应用业务流程、 活动功能和活动参与者的信息交换机制的独立封装，降低业务逻辑、业务数据和 业务操作实体三者间的耦合，实现业务流程的柔性管理。文献 2 3 】则提出了一种 基于a g e n t 技术的体系结构来支持感知、解释、预测和自动化及响应业务流程的 变化。文献【2 4 】应用p 2 p 技术来解决业务流程执行环境的动态性，并提出一个p 2 p 流程管理体系结构。 然而这些结构，无论是基于工作流技术【2 5 】还是a g e n t 技术 2 6 】、p 2 p 技术 2 7 】，均未对流程功能部分中由于数据和业务依赖性而产生的业务流程相关性语 义进行抽取和建模，因此并未实现流程逻辑和应用逻辑的真正分离，致使业务流 程的变化人需要改变应用实现代码。 山东大学硕士学位论文 1 2 2 软件系统的开发方法 为了提高软件的可复用性，基于构件的开发( c o m p o n e n tb a s e dd e v e l o p m e n t ， 简称c b d ) 2 8 3 0 在面向对象技术的基础上发展起来，它是在一定构件模型的支 持下，复用构件库中的一个或多个软件构件，通过组合手段高效率、高质量地构 造应用软件系统的过程【3 l 】。它的目的是将对象、包括其用户界面、对外接口等 属性以及对象的功能实现封装成一个规范的、标准的、可以方便地被构件容器所 操纵和使用的整体，使其成为一个通用、高效的软件部件，是开发出高效、低成 本、可重用软件系统重要现实途径 3 2 】。 目前，产业界广泛使用的具有代表性的构件模型主要有三种，即对象管理组 织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，简称o m g ) 的c o r b a 4 9 、微软公司的c o m + 3 3 】 和s u n 公司的e j b j 2 e e 3 4 】。 随着企业管理从传统职能型向流程型转变，流程技术与软件工程的结合研究 被相关学者提出，并提出了一些面向业务流程的软件方法。 文献 3 5 1 介绍了一个项目池的结构，它能让你跟踪业务流程和业务规则到软 件系统的体系结构和设计。此结构区分业务流程类型和实例，通过在不同抽象级 别上精炼、实现和合作的方式，它们被映射为软件设计工件，软件工件根据组织 级、系统级和体系结构级三个抽象级来构造。 文献【3 6 】描述了使用面向目标的业务流程模型来分析和设计一个业务流程 支持系统的方法。该方法从业务的版本和目标的陈述，以及当前业务流程的分析 和评估开始，接着生成一个修订的业务流程描述，而后搜寻一个对象分解和一组 用户接口，以支持业务流程。该文认为目标驱动的业务流程会达到一个更好的满 足用户需求的综合的设计。 文献 3 7 贝f j 提出了如何将面向对象技术和工作流管理两个领域进行集成。文 章认为，工作流管理系统和面向对象技术毫无疑问已成为近十年来信息技术最重 要的领域之一。但是两个领域的发展是极端相互独立的，并没有太多有关如何将 工作流建模原则和概念应用于0 0 系统开发以及相反的研究。而通过集成两个领 域，业务流程建模可得益于面向对象方法。另一方面，一个更加面向流程的0 0 开发方法能提高面向对象信息系统开发的组织合适性。通过这种集成产生的体系 结构是一个基于层次的体系结构，有一个单独的层次给工作流方面。 6 山东大学硕士学位论文 暑皇曼曼曼皇曼量曼曼量曼曼量曼曼皇舅曼曼曼曼皇曼皇曼皇曼曼曼曼曼曼鼍i i i i 鼍鲁曼曼! 鼍 文献【3 8 】认为业务流程和存在的软件系统必须一致，这样软件系统才能支持 业务流程，而这种一致性的特点在一个变革流程执行时也应该考虑到，但当流程 变化时，往往会导致它与软件系统的不一致。因此这篇文章提供了一种应用于变 革中的策略，该策略能检测业务流程和支持系统间的不一致，并识别将被改变的 流程对象并恢复到一致。这种策略考虑了一组代表一个可能不一致的指示器的属 性，以及基于影响分析的一个方法，用于识别受一个原始变化组的影响的所有流 程组件。 文献 3 9 】系统的介绍了如何开发支持业务流程的分布系统，开发的步骤分为 十一步：( 1 ) 提供业务流程和数据模型：( 2 ) 确定支持哪些流程：( 3 ) 精细业务流程 模型：( 4 ) 在流程模型中加入新需求；( 5 ) 确定系统的责任：( 6 ) 开发系统服务定义； ( 7 ) 将系统做更高一级的分解：( 8 ) 确定对象和对象服务：( 9 ) 定义内部对象行为： ( 1 0 ) 实现对象和应用；( 1 1 ) 部署系统。 这些工作从不同角度对支持业务流程的软件系统的构建和开发进行了研究。 相比于这些工作，本文提出的面向流程的系统构建方法更注重于业务流程的变化 性需求，并借助面向服务技术，达到业务和实现之间松耦合性的目的。 1 2 3 基于工作流管理技术的软件构建方法 工作流管理系统 工作流技术经过十几年的发展，取得了一定的成果。但实际应用的政府、企 业还比较少，应用范围窄，效果不理想。与产品的易用性、集成性、可扩展性有 关，其中主要是传统工作流系统不能适应复杂多变的应用环境的需要。目前国内 外对工作流技术的研究主要集中在以下几个领域： 1 基于l o t u sn o t e s 的研究：许多工作流产品采用b i m 的l o t u sn o t e s 作为 其底层支持系统。采用l o t u sn o t e s 作为底层支持系统的好处主要是它提供了处 理分布应用和复杂文档的能力，而且其可靠性较高 4 0 】。 其中，金算盘软件集团开发的l i n k e y w o r k f l o w 3 0 、蓝凌、金碟开思、合强 和凌柯等软件公司开发的o a 产品中的工作流系统都是基于l o t u s d o m i n o 平台 下开发的可视化工作流软件，此类工作流产品在国内市场占有相当大的份额。同 时，a c t i o n 公司的a c t i o n w o r k f l o w 系统也是有l o t u sn o t e s 作为支持，是国内外 山东大学硕士学位论文 有影响的工作流产品【4 1 】。 2 基于c o l 强a 的研究：许多工作流管理系统采用c o i m a 作为底层支持 技术，尤其是要实现分布式工作流管理的软件。 比较典型的，如中创软件的i n f o r f l o w 工作流是一个基于c o r b a 的工作流 管理规范的工作流产品，成功运行于省国家税务局，海事局等。在国外，以美国 普度大学开发的c o r b a f l o w 系统和土耳其中东大学开发的m e t u f i o w 系统为 此类工作流系统的典型 4 2 】。 3 基于w e b 的研究：基于w e b 技术实现工作流管理系统有非常明显的优 势。它具有良好的灵活性，用户界面友好，所以近些年来，许多工作流产品不但 以w 曲方式作为客户端界面提供给用户，而且还在开发完全基于w e b 和j a v a 技 术的工作流管理系统 4 3 】。 其中，国内的信雅达工作流管理系统( s u n f l o w z 0 3 ) 、协同工作流管理系统 ( s y n c h r o f l o w ) 、上海东兰工作流管理系统( d l f i o ) 都是基于j 2 e e 技术规范，以 w n 化为标准开发，已经在百事、索尼、网通、等国内外知名企业得到成功应 用，具备良好的稳定性、安全性、扩展性，成为业界领先的核心产品。 目前，在工作流系统开发领域，很少有采用构件技术来实现工作流系统的， 部分涉及构件技术在工作流领域应用的研究，在理论领域做了大量的研究工作， 论文将从实际开发的角度，对如何采用构件技术实现工作流系统进行探讨。 工作流构件 为了解决构件业务流程建模能力不足的问题，工作流构件概念被相应的提了 出来。为此，国内研究学者提出了工作流构建模型，并对工作流构件的组装、集 成等相关的研究。 北京航空航天大学在工作流构件的研究中，定义了工作流构建模型，根本构 件的独立性、封装性和组装性，通过对工作流元素的抽取中，实现了工作流构件 模型。与传统的构件模型相比，工作流构件模型在工作流大环境中提高了业务流 程构件的灵活性，丰富了业务流程构件的组装形式，降低了业务流程构件的复杂 度，提高了业务流程和构件的建模能力 4 4 】。 哈尔并工业大学进行了工作流构件组装方面的研究。该研究从工作流系统的 基本要素：业务对象、控制流、数据流入手，提出了基于工作流引擎的过程工作 山东大学硕士学位论文 流构件组装的体系结构【4 5 】。 而清华大学在工作流构件复用的技术上实现了很好的突破，为实现软件复用 提供了很好的技术平台【4 6 】。 1 8 本文的主要研究内容和创新 1 3 1 主要研究内容和创新 本文提出了一种面向流程管理的软件系统的体系结构并提出了其构建方法。 其目的是为了向企业提供一种便于流程管理框架和低消耗的软件开发方法，以便 于适应不断变化的业务需求和流程。该框架不仅能对业务流程进行单独管理，而 且还支持工作流业务构件的调用。这些将大大的减少由于业务流程变化，而可能 带来的再分析，设计以及实现上的负担；在大幅降低用于维护耗费的同时，也明 显的提高了软件的复用性。基于上述思想，本文对相关的技术进行研究，主要的 研究内容和创新工作包括： 第一：基于w e b ，提出了一种面向流程管理的软件体系结构( p r o c e s s m a n a g e m e n to r i e n t e ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，简称p m o s a ) 。 p m o s a 是一个基于流程的层次体系结构。在传统的三层体系结构基础上， 将业务流程逻辑从业务逻辑中抽取出来，并形成一个独立的工作流层。同时，分 布在各层的软件实体具有显示的流程语义描述。因此，该结构具有流程逻辑与业 务逻辑相分离，并且可对业务流程直接操控的特点。 第二：把隐含的业务逻辑从业务需求中抽取出来，并用显示的语言将其定义。 在实现了业务流程逻辑与应用逻辑相分离的同时，也实现了流程的显示化定 义。在对流程进行显示化描述的基础上，将流程中的功能性模块与流程逻辑之间 的关系建立为流程的相关属性，并用相应的配置文件所表示。这样不仅能让使用 者清晰的了解系统支持的功能以及所具备的功能模块，而且在业务流程发生变化 是只需要修改流程定义以及相关的流程属性即可，进而快速的作出适应性的调整 第三：提出了一种基于工作流构件的模型工作流构件模型，并且描述了在 应用中如何对其索引与组装。 分析了工作流过程的定义和流程控制方法，识别出了可用于构建工作流构件 9 山东大学硕士学位论文 的工作流元素，然后根据构件的特性要求，选取工作流元素，构建了工作流构件 模型。并详细描述了该构件在实际中的运用。 第四：设计了一种支持工作流构件调用的工作流引擎。 该工作流引擎在执行业务流程的过程中，通过对流程构件的调用完成了其子 过程的执行。如果业务流程在子过程中发生变化，则只需修改其相应的构件，而 无需对整个业务流程逻辑以及应用逻辑进行修改。 最后：通过一个产品生产流程案例，实践了本文面向流程管理的软件构件系 统的构建过程。 1 3 2 研究意义 从研究背景中可以看到，本文的工作具有较高的研究意义，具体表现如下： 第一，对面向流程的软件体系结构和软件过程的理论研究有了一定的推动和 促进作用。业务流程在企业业务运作中的作用越来越突出，人们越来越意识到支 持业务流程管理的企业信息平台建设的重要性。但是这方面的研究尚处于相对初 级探索阶段，目前的研究多数基于工作流技术的实现，扩展至对业务流程全生命 周期的管理，但是工作流技术所着重解决的仅仅是流程自动化的问题，即分离了 业务流程的控制逻辑，但是不能分离业务流程中功能实现中的流程逻辑，不能作 为开发面向流程管理的信息平台的方法。本文的研究思路与以往的研究不同，本 文是在深入分析了业务流程中各种变化特征对功能逻辑实现的影响后，提出了一 种新的面向流程的软件系统体系结构和构建方法，该结构不仅将业务流程的控制 逻辑从业务逻辑中分离出来，同时将隐含的流程相关性特征语义从功能实现中分 离出来。因此，相信本文的一些方法和思想会对这方面的研究和实践起到一定的 帮助作用。 第二，为企业实施业务流程管理，提高管理水平，增强企业竞争力提供了可 靠的技术支持。基于本文提出的体系结构和构建方法，不仅能建立支持业务流程 定义和执行的软件系统，而且构建的系统能支持业务流程的快速变化，甚至可以 在不改变系统实现的情况下，以改变软件构件组合的情况下就可以支持新的业务 流程。这在竞争日益激烈的市场环境中，不仅提高了应对变化的效率，还能节约 系统开发成本和预算，对于企业实施业务流程管理，提高管理水平，增强竞争力 l o 山东大学硕士学位论文 具有非常重要的意义。 第三，为业务流程技术相关领域的研究提供了一定的借鉴意义。业务流程技 术在许多领域都有所涉及，如工作流、w e b 服务组合等，相信本文所提出的一些 概念和理论的研究与实现会对这方面的研究工作起到借鉴作用。 1 4 本文的组织结构 本文各章节的组织方式如下： 第一章是本文的绪论部分，重点描述了本文的研究背景，说明了对业务流程 管理的必要性和急迫性，介绍了软件系统体系结构、开发方法以及流程管理的发 展和研究状况，总结和概括了本文的研究内容及研究意义，并介绍了本文的组织 结构。 第二章详细介绍本文提出的p m o s a 体系结构。首先介绍了p m o s a 的总体 结构，结构中各个层次的功能介绍，以及层次之间的关系，总结了p m o s a 系统 的特点。 第三章则提出了p m o s a 系统相应的构建方法。叙述了该方法中每个具体执 行步骤，并且在分析过程中，提出了一种针对工作流而设计的构件识别算法。 第四章叙述了p m o s a 体系结构下，对业务流程管理的策略与实现。提出了 一