（计算机软件与理论专业论文）基于事件—规则机制的工作流技术的研究.pdf

汕头大学硕士研究生学位论文 i 摘 要 随着信息技术的快速发展，企业经营环境日益变得复杂多样，灵活的根据业务需求变 化对生产、经营过程作出调整，对企业来说显得尤为重要。因为良好的适应性和可扩展性 使得以工作流技术为核心的流程化系统成为了信息化建设中的主要技术平台。目前工作流 技术得到了一定程度的发展和应用，但与预期相比还存在一定的不足，业务流程的动态性 问题以及过程重构问题一直是影响工作流技术发展的主要原因。 本文提出的事件规则机制是解决过程动态性问题的一个很好的方法，系统通过对事 件的捕获，根据事件发生时的状态，结合系统的实时环境，按照事务处理的规则，可以灵 活的对事件做出反应。将事件规则机制引入到工作流模型当中，将可以从根本上改变传 统的工作流技术方法在过程管理上的困境。 通过对过程逻辑与业务逻辑间关联程度的分析，以及对过程的动态性问题进行的总 结，对业务元素进行了抽象、隔离，抽象出业务元素对过程逻辑产生影响的规则形式。采 用 xml 语言来描述规则，并将规则存储在规则库中，由规则推理机去解释执行。xml 描述 信息的方式是自描述的、数据的存放是结构化的，这些特性可以实现对过程动态性良好的 支持。规则推理系统可以设计成与过程逻辑和业务逻辑无关的通用系统。基于事件规则 机制的工作流管理系统可以使企业能够适应日益复杂多变的运营环境，从而在竞争中处于 有利地位。 关键字：工作流；工作流过程模型；过程动态性；事件规则机制；规则推理 汕头大学硕士研究生学位论文 ii abstract with the rapid development of information technology, enterprise business environment has become increasingly complex and diverse, so it is particularly important to make some flexible adjustments to the production and management according to the business needs. the process system which including workflow technology has become the main technology platform because of its good adaptability and scalability in information-based construction. there are still disparities compared with what we expected, though the workflow technology has developed and applied to a certain extent. the main reasons which prevent the workflow technology for the development are dynamic business processes and the processes of reconstruction. this paper bring forward a workable solution, the event-rule mechanism, to solve the above problems. this mechanism can react to the event quickly by capturing its information, according to the time of the event with the state, combined with real-time system environment, in accordance with transaction rules it can be flexible response to the event. the event- rule mechanism into the workflow model, will be able to fundamentally change the traditional methods of workflow technology in the process of management. by analyzing the associated extend between the process logic and business logic and summarizing the problems of dynamic process, making the business elements abstracted and isolated, then abstract the rule form that the business elements impose on the process logic. this paper will adopt xml language to describe the form of process rules and store up these rules in the rule base. these rules will be explained and exectued by the rule inference engine. xml language describes information by the way of describing itself and storages data in structure way, these characteristics can carry out good support to the dynamic process. rule-based reasoning system can be designed as a general system which has nothing to do with process logic and business logic. based on the event- rule mechanism of the workflow management system will enable enterprises to satisfy the increasingly complex and ever-changing operating environment, resulting in an advantageous position in competition. key wkey wordsords：workflow；workflow process model；dynamic process；event-rule mechanism； rule-based reasoning 学位论文原创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的工作研究及取得的研究成果。 论文中 除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中以明 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。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权声明 本人授权汕头大学保存本学位论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和 借阅；学校可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、缩印或其它复制手段保存和汇编论文；学校可以向国家有关部 门或机构送交论文并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分 内容。对于保密的论文，按照保密的有关规定和程序处理。 本论文属于：保密（ ） ，在 年解密后适用本授权声明。 不保密（ ） 。 （请在以上括号内打“” ） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 汕头大学硕士研究生学位论文 1 第一章 绪论 1.1 课题研究的目的和意义 全球经济一体化和信息技术更新速度的加快，为企业带来了更广扩的市场空间、更广 泛的客户群、更有效的资源配置机会，与此同时顾客需求的多样化、迅捷化也给企业带来 了更为激烈的竞争压力。这些外部变化推动着企业运营方式的改变，灵活的根据业务需求 变化对企业的生产和经营活动做出适当的调整对企业来说显得越发重要。目前企业中广泛 应用的生产经营管理系统是以流程化系统为核心的，这大大促进了企业信息流、物流、资 金流以及经营管理的业务集成和发展。其中，以工作流技术为基础的流程化系统因为具有 良好的适应性和可扩展性而备受业界的关注，并逐渐成为新一轮企业先进制造战略实施的 主要技术和支撑平台。 工作流技术通过对信息技术的支持为企业的经营过程提供了一个从模型分析、建立、 管理、 仿真到运行的完整的集成框架， 是实现企业业务过程管理与控制的一项关键性技术。 目前，在全球范围内，工作流技术的研究以及相关产品的开发都进入了一个繁荣阶段。因 为更多更新的信息技术被集成到工作流管理系统当中，像 internet 服务、数据库、电子 邮件、移动式计算、文件管理等等。随着集成在工作流框架下信息技术的不断拓展与成熟， 工作流管理系统将成为企业信息环境中不可缺少的软件平台，并将最终成为覆盖于各类台 式机与网络操作系统之上的业务操作系统（bos，business operating system） ，从而使 操作系统发生巨大的变革。 工作流技术能够得到快速应用和发展得益于它的先进理念过程逻辑和业务逻辑 的分离。对于一个流程化业务来说，可以将它看作是两部分元素的有机组合：业务元素和 过程元素。业务元素表示了过程的每一个步骤应该完成的具体任务和整个流程的业务特 征，而过程元素则表达了流程中各个步骤之间的先后、条件等逻辑关系。通过对过程逻辑 和业务逻辑进行的分离，可以集中的研究过程逻辑的特性和问题，从而建立起一种独立于 具体业务的通用过程管理系统，以支持各种流程化业务的运行。这种通用的过程管理系统 就是工作流管理系统，它可以和各种各样的业务处理模块进行组合，成为面向用户需求的 流程化业务系统。 从 1993 年国际工作流管理联盟（wfmc，workflow management coalition）成立，迄 今已有十五、六年的时间，其间工作流技术得到了很好的发展，工作流产品层出不穷，但 汕头大学硕士研究生学位论文 2 是根据研究人员的分析和总结，目前有 30%以上的过程逻辑关系在工作流管理系统中并不 能得到很好的支持。工作流在发展中遇到的各种问题是值得重视的，这些问题可以从流程 化业务领域的现状得到反映。以下是当前流程化业务领域的几个突出现象： 1) 许多地方的流程化业务并未建立在自动化的流程化系统上，而仍是采用传统的客 户/服务器系统与人工过程管理相结合的方式； 2) 基于流程化系统的流程化业务处理相当多数并不是建立在工作流基础之上，而是 采用了专用的流程化业务系统； 3) 工作流的供应商通常不仅仅是提供工作流软件平台，而是将他们的工作流软件与 业务处理程序集成在一起作为一个整体的“解决方案”加以出售。 以上这些现象的存在显然和工作流的目标是相背离的，说明工作流所提倡的“过程逻 辑和业务逻辑分离”的理念并没有得到很好的贯彻。造成这种现象的原因是多方面的，例 如业务元素与过程逻辑具有一定的相关性，业务元素会对过程逻辑产生一定的影响。在现 实的工作流环境中，业务元素随着业务流程的运行，可能增加，也可能减少，这些业务元 素的变化会影响整个业务流程，使过程产生不确定性。而比过程不确定性更为复杂的问题 是过程重构问题，过程重构指因流程化业务的资源和环境等发生变化而引起的对流程化系 统进行的变更。目前对于流程化系统来说根据需求做出变更还有相当大的难度。这一点从 企业广泛使用的 sap（systems applications and products in data processing）等 erp （enterprise resource planning）软件可以明显地看出来sap 实际上就是建立在工 作流基础上的企业流程化综合应用系统，每当通过 erp 软件对业务流程方面做出较大改动 时，都需要投入巨大的人力和物力，甚至有可能许多改动是无法进行的。 由于迄今为止，过程不确定性以及过程重构的问题并未得到很好的解决，导致了工作 流“业务逻辑和过程逻辑”分离的理念无法在现实中得到真正的实施。表面上看，业务元 素与过程逻辑间耦合的现象似乎与工作流的理念发生了冲突，成为一个难以克服的矛盾。 然而，换一种角度去思考，可以发现其根本原因是由于目前的工作流模型没有能够对过程 的动态性问题予以充分的考虑，应当提出新的过程模型理论和过程管理方法来解决这类问 题。 事件规则机制是解决动态性问题的一个很好的方法，系统通过对事件的捕获，根据 事件发生时的状态，结合系统的实时环境，按照事务处理的规则，可以灵活的对事件做出 相应的反应。将事件规则机制引入到工作流模型中，将可以从根本上改变传统的工作流 技术方法在过程管理上的困境。 汕头大学硕士研究生学位论文 3 本文所进行的研究工作针对当前企业信息化建设中的热点问题，提出的理论方法和技 术路线将能够有效地克服现有的流程化系统所面临的困难。提出的基于事件规则机制的 工作流模型综合考虑了流程化业务中的各种动态特性，能够很好的满足过程的不确定性以 及快速过程重构的需求，从而使企业能够适应日益复杂多变的运营环境并在竞争中处于有 利地位。 1.2 国内外研究现状分析 1.2.1 工作流技术的起源 工作流技术起源于二十世纪七十年代中期的生产组织和办公自动化 （oa， office autom ation）领域，是针对日常工作中具有固定程序的活动而提出的一个概念。在现代信息化 系统的建设中逐步发展变化，工作流不同于具体的信息流、物料流、资金流等，而是包括 了上述概念流在内的抽象的业务流过程，并且设计时要结合企业具体的经营管理 1。 八十年代初期，一些公司和企业建立了自己专用的或者可商品化的表单传递应用系统 （forms routing applications）。这种系统通常运行在大型机或者小型机上，用于实现 日常表单处理的电子化与自动化，可以看成是现代工作流管理系统的雏型。 八十年代中期，file net 和 view star 等公司率先开拓了工作流产品市场，成为了最 早的一批工作流产品供应商。这种工作流产品把图像扫描、复合文档、结构化路由、实例 跟踪、关键字索引以及光盘存储等功能结合在一起，形成了一种全过程支持某些业务流程 的集成化软件（包），这些软件产品是早期的工作流管理系统。 九十年代，随着计算机的普及和网络技术的延伸，现代企业的信息资源表现出一种异 构、分布、松散耦合的特点。企业的分散性、决策制定的分散性、对日常业务活动详尽信 息的需求以及客户/服务（c/s，client/server）体系结构和分布式处理技术（corba、 www、 ole、java）的日益成熟, 都说明了实现大规模异构的分布式执行环境，使相互关联的任 务能够高效运转并接受密切监控成为了一种发展趋势。 二十一世纪，工作流技术被越来越多的人接受和认可，与之相关的规范标准、工作流 引擎以及工作流商业产品不胜枚举。人们在开发推广工作流产品的同时，更加注重相应理 论的研究，推动了工作流技术走向成熟。在信息化技术高速发展的背景下, 工作流管理系 统由最初的创建无纸化办公环境转而成为集成企业复杂信息环境实现业务流程自动化的 汕头大学硕士研究生学位论文 4 必要工具。这样的转变，将工作流技术带入了崭新的发展阶段，也使得人们可以从更深的 层次和更广阔的领域对工作流技术进行研究。 1.2.2 工作流技术国内外发展现状 工作流技术国际标准化组织工作流管理联盟，于 1995 年颁布了工作流系统的参 考模型 2、3，标志着工作流技术的发展开始走上了规范化的道路。随后，wfmc 和其它的国 际化组织合作又陆续颁布了一系列反映新兴工作流技术发展的标准和模型。在应用需求和 业界的推动下，工作流技术受到了广泛的关注，发展十分迅速 4-6，已经逐渐成为流程化 业务系统的重要平台。目前，市场上已经有几十种工作流产品在相互竞争，工作流软件产 品的市场销售额以每年百分之几十的速度增长。工作流技术已经在不少企业中得到了应 用，并取得了一定的成功。 国外许多大学和研究机构都开展了综合性的工作流技术的项目研究，其中，比较著名 的有 ibm 公司 almaden 研究中心研究开发的基于持久消息队列的分布式工作流管理系统 exotica/fmqm；佐治亚大学计算机系研究开发的具有自适应能力的工作流管理系统 meteor； 基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统wide 和基于状态与活动图的工 作流管理系统mentor 等。 与此同时，国际上不少大型软件厂商也推出了大量的工作流管理系统软件产品，使工 作流技术作为商品走向市场。比较著名有 file net 公司的 content manager、ibm 公司的 mqseries、ms 公司的 workflow foundation、jetform 的 intempo、action 公司的 metro 和 bea 公司的 weblogic integration 等。国内一些软件厂商也推出了一些工作流软件产 品，像杭州信雅达的 sunflow、厦门东南融通的 intelliflow、上海普元的 eos 和东兰科 技的 dlflow 等。 下面对国内外比较有代表性和影响性的工作流产品进行概要性的介绍。 一、 file net 公司的工作流产品 visual workflo（简称 vw）是 file net 公司集成文档管理软件系列产品中的一部分， 可为工作量大、性能要求高的经营过程提供全新的可扩展的过程改进方案。vw 的解决方案 是建立在组件的软件结构基础上的，将面向对象技术扩展到工作流应用开发中，提高了软 件组件的重用率。在实施中采用先进的工作队列处理方法，保证系统具有较高的可靠性。 vw 主要由 vw 服务器、vw 服务、vw 设计模块、vw 执行模块、vw 监控模块等组成，并且针 对不同的开发环境 vw 提供了面向不同任务执行程序的开发机制，包括 ole 接口、active x 汕头大学硕士研究生学位论文 5 控件和一系列应用程序接口，用户可以自己选择与 vw 进行连接的方式。 二、 jet form 公司的工作流产品 intempo 是 jet form 公司推出的企业工作流产品，因为客户端是相互独立的，所以适 用于管理型和设定型的经营过程。解决方案上采用基于 c/s 的方式。intempo 具有以下主 要特点：客户端相互独立，企业可针对不同任务选择合适的客户端环境；广泛支持各种数 据库和消息管理系统；自动分配活动，可自动将任务分配给相应的人员；版本管理，提供 了对过程模型不同版本进行管理的服务；支持结构化和非结构化的数据，用户可将任何形 式的文档附加在过程中传给下一个用户；时间管理，提供了不同程度的时间管理服务；支 持设定型的工作流，允许工作流中加入决策型的活动。intempo 由组织建模、角色建模、 过程建模、代理、系统管理、系统监控、web 连接器等模块组成。 三、 ibm 公司的工作流产品 mqseries workflow 是 ibm 公司推出的最新的工作流管理产品，是商业集成软件 ibm mqseries 的一部分，它将经营流程从应用逻辑中分离出来，帮助企业用更少的时间，以更 快的速度和更高的灵活性集成资源、减少消耗、提高生产力，适合根据市场需求改变的经 营过程。解决方案采用消息处理中间件技术，将分布在异构平台内的不同活动、系统和应 用程序有机地集成起来，为在 internet 环境下实现电子商务提供了保障。mqseries workflow 具有以下特点：支持异构的操作系统；自动分配任务，可以根据模型定义自动分 配任务；图形化的界面，提供了图形化的编辑器，帮助用户快速完成经营过程定义以及过 程的执行和优化。mqseries workflow 由工作流服务器、管理功能模块、程序执行代理、 审查监视功能模块等组成，并为不同用户提供了不同的操作界面。 四、 action 公司的工作流产品 action metro 4.0 是 action 公司为知识工程师提供的一套基于 web 的工作流管理软 件。它不仅能够管理确定的过程，而且可以对经营过程中不可预见的问题、要求和机遇等 进行控制。使用 action 公司提供的工具，客户可以在整个企业甚至企业之间建立基于 web 或 c/s 的工作流管理环境，将 internet 技术与 sql 事务处理技术结合起来，提供内置的 安全措施来管理复杂的、分布式的和需要不断修改的工作流，来保证经营过程的一致性。 metro 具有以下特点：提供实时的状态信息；瞬间智能地分配任务；提供过程一致性服务； 功能强大的过程编辑器；过程评估和改进；支持 web 技术。metro 系统由可扩展的工作流 管理应用程序、过程建模工具、过程管理工具和一系列接口组成，并支持代理执行器为用 户提供自动处理任务的功能。 汕头大学硕士研究生学位论文 6 五、 信雅达公司的工作流产品 sunflow 是杭州信雅达公司采用基于域的联邦系统架构开发的分布式的工作流管理系 统。sunflow 的主要特点：该系统的开发平台是 j2ee，支持海量的数据处理，适合各种行 业以及大型企业的应用；具有很强的业务描述能力，流程定义支持 script；系统设计符合 wfmc 制定的标准，例如工作流引擎接口符合 wapi 标准；互操作性能良好，兼容各种关系 型数据库，可以运行在异构的操作系统上；支持目前各种标准的 j2ee 应用服务器，用户 对各种平台的选择具有很大的灵活性。信雅达提出了“以业务流程为导向与驱动，实现企 业与 it 系统整合”的理念，实现了以知识管理（km，knowledge management）系统为核 心和基础的平台技术。 六、 东南融通公司的工作流产品 intelliflow 是厦门东南融通公司采用基于 j2ee 平台的技术构建的工作流管理系统， 这套解决方案，为金融、政务、商业及其他行业的业务流程自动化以及流程再造提供了一 个开放、灵活、可拓展、性能稳定的技术平台。intelliflow 的主要特点：支持事件机制、 定时机制；具有任务分派策略语言；支持引擎集群等。intelliflow 的核心优势是提供了 一个弹性的 it 架构，业务人员不但参与流程的设计，还能够根据变化动态的修改流程， 实现了“应需而变”。intelliflow 的创新点在于实现了行业复杂业务交易流程设置和处 理应用的集成平台，在此平台上通过配置工作流环境参数，来完成交易功能的新增、业务 流程的修改，通过接近零编程的方式实现行业应用系统的开发和维护。 七、 普元公司的工作流产品 eos 是上海普元公司采用基于构件应用组装的方式来构建的互联网应用系统。用户可 以通过对既有构件的重新装配来实现新的业务需求，这种开发模式有利于企业的长期积 累，以不断提高企业的核心竞争力。eos 具备的特点：面向应用的分层构件模型；独立于 开发的分布式计算功能；基于 j2ee 及 xml 的标准；支持不同的开发和运行环境；图形化 开发，非常直观；增量式开发，节省了成本，提高了效率。普元公司的 eos 产品能够帮助 客户高速度、低成本的构建高质量、更灵活、易管控的企业级应用软件以及 soa 服务，从 而提升客户在软件上的投入产出比（roi，return on investment），让软件更好的为客 户业务服务，提升企业的竞争力。 八、 东兰科技公司的工作流产品 dlflo workflow 是东兰科技公司参照 wfmc 的工作流模型，按照 ms dna 基于组件的多 层结构技术要求，开发设计的基于 web 的工作流管理系统。其核心的工作流引擎以组件的 汕头大学硕士研究生学位论文 7 形式封装，与数据库和用户界面分开，便于系统维护和与企业内部其他系统接口。工作流 引擎由接口和内部核心处理两部分组成，在内部核心处理中，采用了缓存和多线程等技术 来提高系统的性能。live flow 是东兰科技公司推出的第三代企业工作流程自动化管理系 统。live flow 可以做到在网上传送电子表单，实现业务流程的电子化；提升企业的管理 和工作效率；数据的共享和再利用变得更方便；可以对业务处理的效率进行分析，为流程 改进提供依据。 通过以上的介绍，可以看到国内外工作流产品的发展日新月异。工作流技术在发展的 同时也遇到了一些问题，而且这些问题也不容小视。例如，工作流的过程模型在动态性问 题上的不足引起了研究人员的重视， 人们从不同的角度对此进行了深入的研究 7-16。 其中， 基于事件机制的工作流模型的提出对解决工作流动态性问题具有重大的意义，这方面，近 年来国内外已经取得了一些成果，文献17、18对比了事件模型与其它工作流模型的表 达能力， 认为事件模型完全可以表示出其它模型所能表达的过程逻辑； 文献19运用事件、 规则对工作流的活动进行了分解；文献20尝试开发一种支持事件机制的工作流的设计工 具；文献21、22尝试开发一种支持事件机制的工作流设计工具；文献23-25探讨 了基于事件机制的工作流的服务系统。这些研究工作都为工作流解决动态性问题的理论和 方法提供了有益的探索。 目前对于业务元素与过程逻辑之间的耦合关系会影响过程动态性的问题尚缺乏全面、 系统的研究，对于如何在工作流模型中将通用的、抽象的结构与具体的、可变的元素进行 合理的组合也缺乏深入的探讨。这正是本文提出基于事件规则机制工作流技术的基本出 发点。 事件机制具有很好的重用性结构， 事件机制的各个部分在很大程度上是相互独立的， 工作流中的事件机制与图形用户界面（gui，graphical user interface）系统相类似， 通过这种机制，将能够更好的表达过程的动态特性，从而更好的实现过程逻辑与业务逻辑 的分离。 1.3 论文内容和结构 1.3.1 论文内容 本文首先对工作流技术的起源以及国内外的研究现状进行了概要性阐述，对目前流程 化业务领域的突出现象进行了研究和分析，指出流程化系统所面临的问题：预期中的“过 程逻辑与业务逻辑分离”的目标远未实现；未能建立起系统化的“柔性”过程模型；不同 汕头大学硕士研究生学位论文 8 系统对过程模型的实现方法存在着根本的差异，难以进行互操作。上述问题的根源在于现 有的工作流管理系统的过程模型理论本身的不完备，过程模型缺乏对过程逻辑和业务逻辑 动态关联特性的考虑。所以本文从过程逻辑与业务逻辑之间的动态关联性入手，提出了基 于事件规则机制的解决方案，基于此方案的工作流管理系统可以很好的解决过程动态性 与快速过程重构的问题。 具体研究内容主要包括以下几个方面： 1) 分析了当前流程化业务领域所表现出来的突出现象，指出了目前工作流的先进理 念并未得到很好的贯彻，根据信息化技术的发展以及工作流管理系统体系结构的 演进趋势，提出了基于事件规则机制的工作流技术。 2) 通过对传统的工作流管理系统的模型进行研究和分析，发现现有的过程模型存在 一定的缺陷，不能很好的解决过程动态性问题，于是提出了基于事件规则机制 的过程模型理论。 3) 通过对过程逻辑与业务逻辑动态关联形式的分析，以及对过程动态性问题进行的 总结，抽象出业务元素对过程逻辑产生影响的一般形式，研究可以在过程逻辑的 表达方式中嵌入可变的业务元素。将过程逻辑和业务逻辑描述成规则的形式，规 则以数据的形式存放在规则库中。 4) 根据 xml 自描述以及数据存储结构化等特性，决定采用 xml 语言来描述过程逻辑 和业务逻辑的规则，对规则采用解释的机制进行规则推理。规则库与规则推理系 统在设计上是分离的，规则推理系统是与具体过程逻辑和业务逻辑无关的通用系 统。 1.3.2 论文结构 全文共分为五章，具体结构如下： 第 1 章：绪论。本章主要介绍了课题研究的目的和意义；并对工作流技术的起源以及 当前国内外工作流技术的研究现状进行了概要性的阐述。 第 2 章：工作流管理系统技术综述。本章主要介绍了工作流的基本概念；工作流管理 系统的定义、组成、体系结构、参考模型、过程模型以及开发工作流管理系统所使用的技 术平台。 第 3 章：基于事件规则机制的工作流技术。本章主要介绍了基于事件规则机制的 工作流过程模型理论，体系结构以及相关技术的研究。 汕头大学硕士研究生学位论文 9 第 4 章：基于事件规则机制的过程模型的研究。本章主要介绍了工作流管理系统的 过程模式，过程逻辑与业务逻辑之间的关联性以及基于事件规则机制的过程模型。 第 5 章：总结与展望。本章主要对论文所进行的研究工作进行总结，指出目前的研究 中存在的问题，提出未来需要继续进行的研究工作。 汕头大学硕士研究生学位论文 10 第二章 工作流管理系统技术综述 2.1 工作流基本概念 从字面意思上理解，工作流就是工作过程的流转，工作流中的“流”指的是一个动态 的过程。工作流是一个过程概念，经营过程是什么、怎么样做、由谁来做、做得怎么样这 些问题一直贯穿着整个经营过程。简单的说，工作流就是将一组任务组织起来以完成某个 经营过程。 目前对工作流的概念尚没有统一的表述，wfmc 以及一些公司、院校和科研单位给出了 不同的概念描述，虽然在表述形式上各不相同，却都达成了一个基本的共识就是：工作流 是业务过程的一个计算机实现。 工作流管理联盟给出的工作流定义是：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。 范玉顺教授给出的工作流定义是：工作流是一种反映业务流程的计算机化的模型，它 是为了在先进计算机环境支持下实现经营过程集成与经营过程自动化而建立的可由工作 流管理系统执行的业务模型 26。 amit sheth 给出的工作流定义是：工作流是涉及多个任务协调执行的活动，这些任 务分别由不同的处理实体来完成。一项任务定义了需要做的某些工作，它可用各种形式来 进行定义，包括在文件或电子邮件中的文本描述、一张表格、一条消息以及一个计算机程 序。用来执行任务的处理实体可以是人，也可以是计算机系统 27。 w.m.p. vander aalst 给出的工作流定义是：工作流是一系列工作的偏序集。工作的 序列可以有很多种方式，例如，工作 x 与 y，满足 xy 当且仅当 x 在 y 开始之前就已经就 绪 28。 georgakopoulos 给出的工作流定义是： 工作流是将一组任务组织起来完成某个经营过 程。在工作流中定义了任务的触发顺序和触发条件。每个任务可以由一个或多个软件系统 完成，也可以由一个人或一组人完成，还可以是由一个人或多个人与软件系统协作完成。 任务的触发顺序和触发条件用来定义并实现任务的触发、任务的同步和信息流（数据流） 的传递 29。 giga group 给出的工作流定义是：工作流是经营过程中可运转的部分，包括任务的顺 汕头大学硕士研究生学位论文 11 序以及由谁来执行、支持任务的信息流、评价与控制任务的跟踪、报告机制 30。 ibm almaden 研究中心给出的工作流定义是：工作流是经营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用的各种参数。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、每一步骤由谁负责以及每个活动所需要 的应用程序 31。 以上列举了一些具有代表性的工作流定义，这些定义从不同的角度描述了工作流的基 本特性。 2.2 工作流管理系统概述 2.2.1 工作流管理系统的定义 wfmc 给出了工作流管理系统（wfms，workflow management system）的标准定义： wfms 是一个软件系统，它完成了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 32。 范玉顺教授给出的工作流管理系统的定义是： wfms 是支持企业经营过程高效执行并监 控其执行过程的计算机软件系统。 总之，工作流管理系统就是一个将经营过程用计算机来实现的软件环境，是定义、管 理和执行工作流的系统，通过计算机化的工作流逻辑来驱动软件的有序运行。 2.2.2 工作流管理系统的组成 工作流管理系统的目标是实现业务过程的自动化，主要是通过对业务过程中各步骤发 生的先后次序以及对各步骤间相关的人力资源或 it 资源的调用等进行管理来实现。 wfms 可以用来定义和执行不同覆盖范围、不同时间跨度的经营过程。不同的工作流管 理系统具有不同的应用范围和实施方式，但从高层次上来抽象考察 wfms，会发现所有的工 作流管理系统都提供了对 3 种功能的支持： 1) 系统建立阶段的建造功能，主要是实现工作流过程和相关活动的定义以及建模。 2) 系统运行阶段的运行控制功能，主要是为工作流的执行提供服务，完成整个业务 过程中活动的排序和调度。 3) 系统运行阶段的人机交互功能， 主要是实现各种活动执行过程中用户与 it 应用工 汕头大学硕士研究生学位论文 12 具之间的交互。 图 2-1 为工作流管理系统的功能图，主要描述了工作流管理系统的基本特性以及各个 阶段不同功能之间的关系。 图 2-1 工作流管理系统的性能 fig.2-1 workflow management system performance 2.2.3 工作流管理系统的体系结构 为了实现工作流技术的标准化和开放性， wfmc 制定了一系列的工作流管理系统的相关 规范，定义了工作流管理系统的结构及其与应用、管理工具和其他工作流管理系统之间的 应用编程接口。wfmc 给出了标准化的工作流管理系统的体系结构，在这个体系结构模型中 抽象的给出了工作流管理系统的功能组成部件和接口，工作流管理系统和产品应该具有的 主要功能特征，为工作流产品之间的互操作提供了公共的基础。 图 2-2 为工作流管理系统的体系结构图，从图中可以看出，工作流管理系统主要由三 类部件组成： 1) 软件构件：指的是用于实现工作流管理系统不同组成部分功能的软件； 2) 系统控制数据： 指的是提供工作流管理系统中一个或多个软件构件所使用的数据； 3) 应用与应用数据：指的是可以被工作流系统调用来完成整个或部分工作流管理的 功能。对于工作流管理系统来说，这些数据并不是工作流管理系统的组成部分， 汕头大学硕士研究生学位论文 13 而是外部的系统和数据。 图 2-2 工作流管理系统的体系结构图 fig.2-2 workflow management system architecture diagram 2.2.4 工作流参考模型 wfmc 给出了标准化的工作流的参考模型。 工作流参考模型实现了工作流管理系统之间 各个层次上的互操作，以及在此构架上分析、开发和制定各种工作流管理的规范。为工作 流管理系统的标准化开发提供了需要满足的功能接口 33-34。 图 2-3 为工作流的参考模型，这个模型以工作流执行服务为核心定义了五类接口，来 实现工作流系统公共组件间的互操作。对接口的具体说明如下： 接口 1：过程定义输入/输出接口（process definition import/export interface） ， 是工作流服务和工作流建模工具之间的接口，主要用于过程定义以及过程交换，完成工作 流模型的解释和读写操作。 接口 2：客户端应用接口（client application interface） ，是工作流服务和客户端 应用之间的接口，这是最主要的一类接口规范，它约定了所有客户端应用与工作流服务之 汕头大学硕士研究生学位论文 14 间的操作方式。 接口 3：激活的应用接口（invoked application interface） ，是工作流引擎（工作 流机）和直接调用的应用程序之间的接口，主要用于支持与各种类型的 it 信息技术进行 交互操作功能。 接口 4：工作流可互操作接口（workflow interoperability interface） ，是各个工 作流管理系统之间相互操作的接口，主要用于支持不同的工作流管理系统之间进行交互操 作。 接口 5：系统管理和监控接口（administration & monitoring interface） ，是工作 流服务和工作流管理工具之间的接口，主要提供了对混合的工作流系统环境进行管理和监 控。 图 2-3 工作流参考模型图 fig.2-3 workflow reference model 2.2.5 工作流过程定义元模型 元模型（meta model）一般是指描述模型的模型，主要用来定义语义模型的构造和规 则。工作流元模型是用来描述工作流模型内在联系的模型，包含了能够由工作流执行服务 执行的业务过程所需要的全部信息。可以将其看成是对工作流的抽象表示和对经营过程的 抽象表示。 汕头大学硕士研究生学位论文 15 工作流元模型通常涉及相互关联的 3 个子元模型，具体如下： 1) 过程定义元模型：用来定义工作流的过程逻辑，包括工作流的所有活动以及相互 之间的关系。是整个工作流模型的基础和核心，其他模型均为其提供相应的支持。 2) 组织机构元模型： 用来定义用户的组织结构以及在各种经营活动中所担任的角色。 3) 相关数据元模型：为工作流的执行提供了资源和信息支持，涉及到的数据包括企 业应用的具体业务数据和工作流执行中需要的数据。 图 2-4 为工作流管理联盟定义的工作流过程元模型。工作流过程元模型描述了工作流 过程定义中包含的实体、实体的属性、实体与实体之间的关系，以及怎样把过程定义转化 成过程模型和公共数据。 图 2-4 工作流过程定义模型图 fig.2-4 workflow process definition model 下面对图 2-4 给出的工作流过程定义元模型中的元素定义及重要属性 35-38具体介绍 如下： 活动（activity） ：是指工作流中一个逻辑步骤和环节的具体任务，是流程执行过程 中的最小单元，要求相应的参与人员完成人机交互或者由计算机自动进行处理。重要属性 包括活动名称、活动类型以及活动的前后条件和其他调度约束参数等。活动对应于企业经 营过程中的任务，主要反映完成企业经营过程需要执行哪些功能操作。 转移条件（transition conditions） ：定义了从当前活动到下一个活动之间的流转路 汕头大学硕士研究生学位论文 16 径。主要参数包括过程转移的信息条件、执行条件、通知条件等。转移条件对应于企业经 营过程的业务规则和操作的顺序。 工作流相关数据（workflow relevant data） ：工作流管理系统用于决定一个工作流 实例状态转移的数据。重要属性包括数据名称或路径、数据类型等。工作流引擎根据工作 流相关数据和转移条件来执行业务流程。 角色（role） ：把参与者与活动相联系的一种机制。重要属性包括角色名称、组织实 体等。角色主要用于描述企业经营过程中参与操作的人员和组织单位。 被调用的应用程序（invoked application） ：描述用于完成业务过程所采用的工具和 手段。重要属性包括类型、名称、路径及运行参数等。 wfmc 过程定义元模型侧重于定义阶段对过程模型概念的描述，对运行阶段的组织模 型、信息/数据模型等相应概念的描述比较薄弱。缺乏对过程动态因素的封装和隔离，所 以适应柔性的能力较差。 2.3 工作流管理系统开发使用的技术 2.3.1 j2ee 分布式架构 j2ee（java 2 platform enterprise edition）是 sun 公司开发的企业级 java api 标准，是一种利用 java 2 平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理等复杂问题的体 系结构，属于分布式计算平台的一种。j2ee 平台提供了统一的编程模型和标准的 api 集。 j2ee 继承了 java 标准版的优点，同时还提供对 ejb、java servlet、jsp 以及 xml 技术的 全面支持。 j2ee 平台提供了多层的分布式应用模型，通常包括客户层、web 层、业务层和企业信 息系统层几个组成部分。 1) 客户层，主要用于显示数据、进行用户交互以及与其他层进行通信。用户的浏览 器在客户层中运行，并从 web 服务器上下载 web 层中的 html 页面。 2) web 层，主要用于实现所有与 web 相关的处理，例如产生 html 页面，实例化 web 页面模板及格式化页面以便于在浏览器中显示。j2ee web 组件可以由 jsp 页面、 applets 以及 servlets 组成。 3) 业务层，主要负责执行业务逻辑代码的操作。业务层也被称作是 enterprise java beans（ejb）层。通常，在这一层中服务器供应商实现将 ejb 组件发布到 ejb 容 汕头大学硕士研究生学位论文 17 器中，应用开发者只需要关注业务逻辑功能的处理，不用考虑容器的实现问题。 4) 企业信息系统（els，enterprise information system）层，是企业信息架构系 统，主要用于运行企业信息系统软件。这层包括企业基础设施系统，例如企业资 源计划、大型机事务处理、数据库系统等。 j2ee 平台针对分布式企业应用的需求，提供了大量标准化的服务：通信服务，可以支 持 rmi-iiop、java idl、java messaging service 和 javamail；企业服务，包括 jdbc、 jta、jndi 以及能把已有的企业构件封装成 ejb 的连接器 api；internet 服务，支持 http、 ssl 和 xml 39。 j2ee 技术为构建具有可伸缩性、 高可靠性以及高性能的分布式管理系统提供了良好的 机制： 1) 简单的开发结构模式，提高开发效率 j2ee 平台支持简单的组件开发模式。由于 j2ee 基于 java 程序语言和 j2se 平台，它 提供了代码编写一次，便可随处