（计算机应用技术专业论文）工作流技术在电力工程管理中的研究与应用.pdf

华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 工作流技术通过调用有关的信息和人员协调业务过程中的各个环节，使之按照 一定的顺序依次进行，从而实现业务过程的自动化。在电力工业中，电力工程管理 问题是一个复杂、综合、较长时期的系统工程，它需要解决电力企业很多“职能内 容”与“业务流程”的协调问题。本文将工作流技术应用到电力工程项目管理系统 中，设计实现了适合电力工程管理中业务流程的工作流管理子系统，解决了业务流 程多样化和不确定的问题。该系统定义了四种过程模板类型，并且实现了一个图形 化的过程建模工具，过程定义简单方便。系统为过程实例的执行提供运行时的执行 环境，实现了一个轻量级的工作流引擎。 关键词：工作流，活动网络图，工作流管理系统，工作流引擎，电力工程 a b s t r a c t b yi n f o r m a t i o n a la n dp e r s o n a lr e s o u r c e s ，w o r k f l o wt e c h n o l o g yd e a l sw i t ha l ls t e p s o fab u s i n e s sp r o c e s sc o n c e r t e d l y ，b yw h i c ht h eb u s i n e s sp r o c e s sw i l lb ei m p l e m e n t e d s t e pb ys t e pa c c o r d i n gt o c e r t a i nr u l e sa n db ee x e c u t e da u t o m a t i c a l l yt h ep r o b l e mo f t h ee l e c t r i cp o w e rp r o j e c tm a n a g e m e n ti sap e r p l e x i n g ，i n t e g r a t i v ea n dl o n gt i m e s y s t e m i ce n g i n e e r i n g ，i tr e q u i r e st o s o l v et h eu n i s o n o u sp r o b l e mb e t w e e nt h ef u n c t i o n a n do p e r a t i o no fe l e c t r i ce n t e r p r i s ew o r k f l o wt e c h n o l o g yi sa p p l i e di nt h ee l e c t r i c e n g i n e e r i n gm a n a g e m e n t i nt h i s p a p e r i t d e s i g n s a n di m p l e m e n t saw o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e ma d a p t i n gt o t h eo p e r a t i o nf l o wi nt h ee l e c t r i c e n g i n e e r i n g m a n a g e n l e n t ，w h i c hs o l v et h ep r o b l e mo fd i v e r s i f i c a t i o na n di n c e r t i t u d e t h es y s t e m d e f i n e sf o u rk i n d so fp r o c e s sm o d e l ，a n di m p l e m e n t sap r o c e s sm o d e l i n gt o o l sw h i c h c a nd e f i n ep r o c e s sm o d e ls i m p l ya n de x p e d i e n t l yt h es y s t e mp r o v i d e st h er u nt i m e e x e c u t i o ne n v i r o n m e n tf o rap r o c e s si n s t a n c ea n di m p l e m e n t sal i g h t w e i g h tw o r k f l o w e n g i n e k o n gw e i l i ( c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y ) d ir e c t e db yp r o f m e n gj i a n l i a n g k e yw o r d s ：w o r k f l o w ，a c t i v e n e t ，w f m s ，w o r k f l o we n g i n e ，p o w e re n g i n e e r i n g 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文工作流扛沐在电力工程管理中脚瞄应 用，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果。掘本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：毡9 坠查】 日 期： ) 口艿j 口 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：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；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：u j i 麴 日期：塑坚：竖! ! 导师签名： 日期 娩 譬妒岁、mj 。 华北电力大学硕士学位论文 1 1 研究背景及意义 1 1 1 背景 第一章绪论 it 技术的不断完善，使得办公自动化正逐步渗透到现代化管理的各个环节之 中。随着计算机的普及、网络的延伸，现代企业的信息资源越来越表现出一种异构、 分布、松散耦合的特点，企业的分散性、对日常业务活动详尽信息的需求，以及 c l i e n t s e r v e r 体系结构、分布式处理技术的日益成熟，都表明集中式信息处理的 时代已经过去，分散异地的相互关联的任务已经能够高效运转并接受密切监控。目 前新型的管理信息系统大多建立在基于i n t e r n e t i n t r a n e t 结构及技术的分布式计 算环境中，多层计算模式、客户端浏览器化、信息高度共享、数据访问的简单便利， 使得无纸化管理、工作流、网络协同工作等新兴的应用需求不断出现。这其中，工 作流技术作为支持企业经营过程重组( b p r ) 、经营过程自动化( b p a ) 的一种手段， 其研究日益受到学术界和企业界的重视，并在银行、保险、行政管理以及工业和制 造业等行业得到了广泛的应用。 目前，电力工业正在由传统的垄断管制型向竞争监管型转变，解除管制，引入 竞争已经成为世界各国电力行业发展的必然趋势。电力工业的这一巨大改革就是要 将电力工业纳入市场经济的框架中，通过市场竞争来实现资源的优化配置，提高效 率，降低成本，优质服务，合理规划，促进电力工业长期持续稳定发展。同时，市 场竞争的激化对电力企业的管理水平提出了更高、更新的要求，以项目的管理与运 作为核心来重新构建电力企业的组织机构，提高管理与运作项目的实际能力已经成 为现代电力企业的共识。可以毫不夸张地认为，项目管理的水平与能力已经成为衡 量电力企业核心竞争力的关键因素，项目管理的成败将直接影响企业的发展。 1 1 2 问题的提出 电力工业是国民经济的基础产业，是国家的经济基础之一，它的安全稳定运行 对国民经济的发展有着举足轻重的作用，近几年来，电力企业斥巨资投入信息化建 设，使得管理信息系统在我国电力行业中得到了新的起步与进一步提高。 但是，电力企业面临的环境日益复杂，多项目、高风险、快变化、严质量、短 工期、低成本已经成为项目管理的主要特征。项目分布广、数量多，必然引起总部 与各个项目部、业务公司之间，各个项目部、业务公司之间信息沟通困难，信息“鸿 沟”的形成直接增加了电力企业对施工项目费用控制、工程进度管理和质量管理等 华北电力大学硕士学位论文 工作的难度。 在电力行业，传统的项目管理方式和手段，一般采用手工，也存在一些电力企 业采用计算机化管理，但计算机化的项目管理系统不能处理多变的业务流程。虽然 制定了一些管理方法，但在具体处理上，每个管理部门各行其是，造成管理上的不 规范。在项目执行的整个过程中，一般采用一个人负责一个项目，或者一个部门的 两个或两个以上的人负责，对项目实施监督的力度不够。 而现代项目管理的管理方式要求对项目的整个生命周期实施全程管理。一个项 目的管理和监督组织，包括所有的业务人员和领导都要通过使用项目管理系统直接 参与项目的管理，每个人或每个部门都在一个划定的责任范围内，行使一定的权利， 并承担相关的责任，同时还要受到相应的约束。各个部门根据各自任务的不同，按 照项目的管理流程，彼此之间进行有序地协作，由此形成一条流水式作业的管理流 程，从而达到满足项目管理变革的要求，实现项目管理工作的科学化、现代化和规 范化。 另外，在过去，项目基本上都是通过纸质文档来进行管理，这样不便于查找和 了解项目的进展情况，也不便于对项目进行统计分析，为决策层提供决策支持等， 尤其是不能对项目成果进行有效利用。由此可见，我们缺少一个能够支撑项目参与 各方在整个工程项目全生命周期中进行相互沟通、实现充分的信息交换和进行相互 监督的平台。 电力工程项目管理问题是一个复杂、综合、较长时期的系统工程，它需要解决 电力企业很多“职能内容”与“内容流程”的协调问题。其中，核心问题是让电力 工程项目管理与信息技术融为一体，将电力企业的项目管理与信息系统的应用合而 一为一。目前，电力工程项目管理存在如下问题： ( 1 ) 管理层次化和部门分隔导致的信息共享和沟通障碍，很难做到团体协作融 洽，往往因为中间某个环节的问题而影响全局事情； ( 2 ) 审批过程效率低下，信息失真，时间、人力、信息消耗在路上； ( 3 ) 决策过程缓慢，存在严重的信息孤岛现象： ( 4 ) 信息传递过程中丢失、扭曲、失真和延误等现象严重。 基于以上电力工程管理中存在的种种问题，本文将工作流技术应用到电力工程 项目管理中，来解决现代工程管理中业务流程多样化和不确定性的问题。以丰富的 工作流处理能力，保证业务能够及时、准确的在电力企业的各个部门得到流转。在 这一系统中，主要考虑如何把工程前期、施工期、工程后期所有文件的审批工作电 子化，同时对项目进度、费用、质量等进行查询和统计，使电力工程管理工作趋于 规范化、透明化，以帮助领导进行科学决策，提高办事效率n 4 j 。 2 华北电力大学硕士学位论文 1 1 3 研究意义 将工作流技术应用到电力工程项目管理中的基本思想是在正确的时间，以正确 的顺序，将正确的任务分配给正确的人，并对业务流程进行完全地控制，实现对业 务流程可控的闭环管理。其意义在于使电力企业适应管理不断变化的现实和持续完 善的要求。将工作流技术应用到电力工程项目管理中，可以缩短业务的运营周期、 改善企业内外部流程、优化并合理利用资源、减少人为差错和延误，提高生产效率。 工作流管理系统将整合电力企业信息资源，达到资源共享，可以完成高效的管 理，提高企业运营效率，改善企业资源利用，提高企业运作的灵活性和适应性，集 中精力处理核心业务。并提供对业务处理过程的跟踪，减少浪费，增加利润，充分 发挥现有计算机网络资源的作用。 1 2 电力工程项目管理的研究现状 国外在工程项目管理信息化方面的研究和应用已有三十多年历史。从计划编制 到施工管理以及在项目管理全过程中的费用、进度和质量控制都有完整的理论、方 法和系列化的软件产品。我国每年在基本工程建设方面的投资数千亿元，而大型工 程项目管理的现代化和科学化水平却远不能适应建设发展的需要。开展工程项目管 理信息化的研究并开发出与我国国情相适应的系列化工程项目管理软件是当前工 程建设项目管理之必需引。 目前，电力管理信息系统建设在全国初具规模，但也存在一些不足：系统缺乏 统一规划，城域主干网建设滞后，应用软件平台低，信息不能共享，信息的准确性 和及时性差，信息资源得不到充分的利用。 电力行业是应用信息技术较早的行业之一，信息技术在电力工业的应用起始于 六十年代初。从应用的过程来看可分为三个阶段： 第l 阶段：2 0 世纪六、七十年代，电力行业的信息技术应用从发电厂自动监 测监控和变电站自动监测监控等生产过程自动化起步； 第2 阶段：2 0 世纪八、九十年代，电网调度自动化、电力负荷控制、计算机 辅助设计、计算机仿真系统等应用开始广泛深入地开展，某些应用还达到了较高的 水平： 第3 阶段：2 0 世纪末以后，电力信息技术进一步向综合应用发展，由操作层 向管理层延伸，各级电力企业开始建立管理信息系统，实现管理信息化，建立各级 企业的管理信息系统；同时其他专项应用系统也进一步发展到更高的水平。 进入2 1 世纪之后，电力信息化建设出现了新一轮热潮，各类管理信息系统应 运而生，电力营销系统的建设也如火如荼。但是从应用现状来看，只有自动化控制 系统，如发电厂变电站的自动化监控系统、电网调度自动化系统等已真正进入了 3 华北电力大学硕士学位论文 实用，生产过程自动化水平、劳动生产率显著提高，具有非常明显的经济效益。而 作为电力信息化重要组成部分的电力工程项目管理系统的应用与自控系统相比还 很不尽如人意，尚未发挥应有的效益。 由于电力工程项目的特殊性，其业务功能只能分散到管理的不同层面上分布处 理。这就要求系统在数据集中的基础上，使企业随时有能力适应项目环境、政策环 境的不断变化。总而言之，运用先进的信息化技术和手段，加强电力工程管理系统 的建设有十分重要的现实意义。 1 3 工作流技术的研究现状 1 3 1 工作流技术的起源 工作流是从英文w o r k f l o w 翻译得来的。w o r k 表示工作或者任务，f 1 0 w 的含 义是流程，流动或者流量。f l o w 反映一种变化及变化的过程。它本身的含义比较 抽象，但是同某个具体过程相联系时就有了具体的含义，如电流，水流，气流等。 在企业的生产组织与经营管理中，f 1 0 w 也有重要的含义，如表示物料传输过程的 物料流，表示资金流动的资金流，反映信息传递和处理的信息流，同样还有价值流， 决策流，控制流等概念。用活动及活动之间的变化过程表示的业务流程就是工作流。 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域。它是针对日常工作中具有固 定时序的活动而提出的概念。提出的目的是通过将工作分解成定义良好的任务、角 色，按一定的规则和过程来执行这些任务并对他们进行监控，以达到提高办事效率， 节省成本，提高企业生产经营管理水平和企业竞争力的目标。 实际上，自从进入工业时代以来，有关过程的组织管理与流程的优化活动就一 直在进行，它是企业管理的主要研究内容之一。在没有引进计算机支持系统以前， 这些工作是由人工来完成的。在计算机网络技术和数据库技术，多机协同工作技术 日趋成熟的基础上发展起来的工作流技术为企业更好的实现这一目标提供了先进 的手段。至今，工作流技术已广泛的应用到图书馆、医院、保险公司、银行等行业， 它的研究日益受到学术界和企业界的重视，许多大学和研究机构致力于工作流技术 的进一步发展。 八十年代中期，f 订e n e t 、v ie w s t a r 等公司率先开拓了工作流产品市场，他们 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，形成一种全面支持某些业务流程的集成化的软件，这就是早期的工作流 管理系统。 进入2 0 世纪9 0 年代，随着计算机与网络技术的迅速发展，特别是在i n t e r n e t 应用日益普及的情况下，现代企业信息系统的分布性、异构性和自治性的特征越来 越显著，企业信息资源分布在异构的计算机环境中，c s 、b s 体系结构和分布式处 。 4 华北电力大学硕士学位论文 理技术得到广泛应用。在这种技术背景下，工作流管理系统也由最初的创建无纸办 公环境，转而成为同化企业复杂信息环境、实现业务流程自动执行的必要工具。工 作流技术进入了一个崭新的发展阶段。其标志是1 9 9 3 年工作流技术的标准化组织 一一工作流管理联盟w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a li t i o n 简称( w f m c ) 的成立。 1 3 2 工作流技术国外研究现状 在工作流技术的研究中，比较著名的有i b m 公司a l m a d e n 研究中心的e x o t i c a 、 佐治亚大学计算机系的m e t e o r 、w i d e & m e t e o r 等研究项目。其中e x o t i c a 和m e t e o r 是完全分布式的工作流管理系统，w i d e & m e t e o r 则采用c s 结构，活动间的导航、 活动执行情况的管理、异常情况的处理都由位于服务器层的工作流引擎完成呻1 。 现在国际市场上具有的工作流管理功能的商品化软件产品已经有数百种之多， 如a c t i o nw o r k f l o w ，v i s u a lw o r k f l o w ，f 1 0 w m a r k ，u l t i m u s ，o n m i d e s k 以及 工n c o n c e r t 等等。其中最引人注目的是i b m 和m i c r o s o f t 的产品，在众多的工作流 产品中，l o t u s 公司的d o m in o n o t e s 在我国工作流产品市场上占有最大的份额。在 国际市场上，以f i l e n e t 、j e t f o r m 、i b m 和a c t i o n 四家公司的产品比较有影响和 代表性。 f i l e n e t 公司的产品：v is u a lw o r k f l o w 是f i l e n e t 公司集成文档管理软件的 一部分，是建立在基于组件的软件结构上的，采用先进的工作队列处理方法。它允 许迅速地评价和改进机构工作方式，可随时查看过程中关键的细节，掌握过程的运 行情况。 j e t f o r m 公司的产品：i n t e m p o 是j e t f o r m 公司的工作流产品，它基于c s 结 构，其客户端互相独立，适合于管理型和设定型的经营过程，如合同管理、顾客问 题解决、销售和预算审批等等。它可自动将任务分配给相应的人员，任务会自动出 现在用户的信箱中，简化了任务的接收过程。 i b m 公司的产品：i b mm q s e r ie sw o r k f l o w 是该公司最新的工作流产品，它将 经营流程从应用逻辑中分离出来，支持2 5 种不同的操作系统，可根据模型定义自 动分配任务，提供图形化的过程定义界面。 a c t i o n 公司的产品：a c t i o nm e t r o4 0 为工程师提供了一套基于w e b 的工作 流管理软件。它对经营过程中不可预见的问题、要求和机遇也可进行控制，还为用 户提供了管理设定型的协作和任务的工具。它更适合于基于知识的工作流，它支持 用户与信息之间的交互。 尽管国外有许多具有工作流管理功能的产品，但多数产品在我国的市场和服务 跟不上，少数几个国内流行的产品，或是因为是基于电子邮件的，事务处理能力差； 或是因为其提供的应用开发能力弱，而使其在应用受到限制。 5 华北电力大学硕士学位论文 1 3 3 工作流技术国内研究现状 在国内，工作流技术被列为国家八六三高技术研究发展计划c i m s 主题下的计 算机支持的协同工作的重要研究方向，清华大学史美林教授领导的研究小组对该课 题进行了深入的研究，并开发出了基于7 a v a 、t c p i p 的w f m s 实验产品。该产品功 能全面，但在汉字显示和速度方面的还有待进行改进，使得该产品离实际应用还存 在较大差距。该系统完成了工作流定义中的基本功能，如流程模板定义，流程实例 的管理，用户的管理；系统把客户端的开发作为系统的功能的一部分，使客户端的 开发简单易行。由于采用j a v a 技术，系统运行速度非常缓慢，几乎无法使用；整 个系统是封闭的，很难与外部的应用相结合，如用v b 、v c 开发的程序；客户端虽 然可以在系统中用可视化设计( 类似v b 的可视化设计，不过功能没有那么强大) 完成一些简单的界面设计，但是不能进行编程，使其实用性大打折扣。总的来说， 清华的工作流管理系统虽然完成了工作流的基本功能，但其离真正实用阶段还有很 大一段距离引。 1 9 9 7 年，京华网络公司已推出中国第一个能自定义工作流程和管理模式的办 公自动化软件一一京华e x f l o w ，使用户不必修改任何程序便能适应不断变化的机构 设置和不断优化的业务流程及管理模式。 目前国内的上海华炎软件公司也推出了基于w e b 应用的工作流办公自动化软件 一一火焰山0 a 。该软件可在i n t e r n e t 网上快速构建移动办公系统，支持客户对工 作流程的自定义。其他还有上海东兰软件公司的工作流管理软件等。 目前，全球范围内，对工作流的技术研究以及相关的产品开发使得更多更新的 技术被集成进来，文件管理系统、数据库、电子邮件、i n t e r n e t 服务等都已被容 纳到工作流管理系统之中。作为支持企业经营过程重组、经营过程自动化的一种手 段，工作流技术的研究和应用正日益受到学术界和企业界的重视。 1 3 4 工作流技术在项目管理系统中的应用 工作流技术在项目管理系统的应用研究包括固定流程在项目管理系统的应用 研究和可变流程在项目管理系统中的应用研究。文献 5 将软件开发项目管理中的 流程和人员角色提取出来，设计并实现了一个具有固定流程和角色的软件项目管理 系统。文献 6 将工作流技术用于通用项目管理系统中实现可变流程，解决了业务 流程多样性、不确定性的问题，并集成相应的应用程序，从而建立基于工作流的集 成原有应用的项目管理系统。文献 7 讨论了协同设计环境下，采用可变流程的项 目管理系统的体系结构的设计，并对项目到任务活动的映射理论和系统设计过程中 关键问题的解决方案进行了探讨，保证了系统对产品设计过程中的任务流进行正确 地管理与监控，使产品设计收敛于项目目标。 6 华北电力大学硕士学位论文 1 4 本文研究的目的和主要内容 针对电力工程过程中存在大量流程性业务的现状，为了保证各部门之间协同工 作，提高工作效率，本文在大量调研的基础上，将工作流技术应用到电力工程管理 中，设计并实现了一个适用于电力工程公司的项目管理系统。该系统可以提供工作 流建模工具，为工作流实例提供运行时的执行环境，负责解释流程定义，实现控制 工作流实例的运行、维护工作流的控制数据、调用各种应用等功能。对整个系统的 设计分为建模阶段、项目执行阶段、项目收尾阶段。 根据课题研究目标，本文研究的主要工作并不在于传统的项目管理功能如项目 计划书的定制和前导图、波特图等图表的自动生成等，而是侧重于系统中工作流技 术的应用研究。 本文研究的主要工作有： ( 1 ) 工作流建模问题，其中包括过程模型、组织模型； ( 2 ) 工作流模型在关系型数据库中的存储结构； ( 3 ) 工作流建模工具的设计和实现； ( 4 ) 工作流执行系统的设计和实现； ( 5 )电力工程过程中主要业务功能的实现，其中，主要实现电力工程管理中 文档的电子化审批。 1 5 本章小结 本章首先介绍了课题研究的背景、意义，然后介绍了工作流技术的研究现状以 及在项目管理系统中的应用，在此基础上提出了课题研究的主要内容和目标。 华北电力大学硕士学位论文 第二章工作流技术 近年来，i t 技术能力得到大幅度提高，越来越多的企业利用信息技术去支持他 们的业务过程处理，以适应快速变化的市场环境并提高企业的工作效率和管理水 平。随着网络的延伸以及c s 、b s 体系结构的日益普及，目前新型的管理信息系 统大多建立在基于工n t e r n e t i n t r a n e t 结构及技术的分布式计算环境中，各种软件 新技术不断被应用于信息系统的开发之中，其中工作流( w o r k f l o w ) 技术以其良好 的适应性和灵活性而受到广泛关注，并且在保险、银行、法律、行政管理以及工业 和制造业等领域得到了广泛应用，并得以蓬勃发展，越来越显示出其强大的生命力。 2 1 工作流基本概念 2 1 1 工作流定义 多年来，国内外大量的高校和研究机构分别从不同的角度对工作流概念进行了 描述，并根据各自的描述给出了对工作流技术的不同定义。下面列举一些比较有代 表性的描述，可以使我们对工作流的一些基本特征有一定的理解。 工作流管理联盟的定义 工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，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传递、执行。 g i g ag r o u p 的定义 工作流是经营过程中可运转的部分，包括任务的顺序以及由谁来执行、支持任 务的信息流、评价与控制任务的跟踪、报告机制。 i b ma l m a d e nr e s e a r c hc e n t e r 的定义 工作流是经营过程中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单独步骤的定义、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。 a m its h e t h 的定义 工作流是涉及到多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( 比如一个应用程序、一个数据库管 理系统) 。 w m p v a nd e r a a ls t 的定义 工作流是一系列工作的偏序集。工作的序列可以有多种方式，比如工作x 与y 8 华北电力大学硕士学位论文 满足x y 当且仅当x 在y 开始之前就已经就绪。 t s i n g h u av a ny u s h u n 的定义 工作流是通过计算机软件进行定义、执行并监控的经营过程，而这种计算机软 件就是工作流管理系统。 以上这些对工作流的定义是用非形式化的语言对工作流所进行的描述，虽然各 有不同，但基本上都达成了这样的一个共识：工作流是经营过程的一个计算机实现， 而工作流管理系统则是这一实现的软件环境。这些工作流的定义分别反映了经营过 程如下几个方面的问题，即经营过程是什么( 由哪些活动、任务组成，也就是结构 上的定义) 、怎么做( 活动间的执行条件、规则以及所交互的信息，也就是控制流与 信息流的定义) 、由谁来做( 人或者计算机应用程序，也就是机构角色的定义) 、做 得怎样( 通过工作流管理系统进行监控) 。州。 同时，这些定义也说明了工作流与一般的工作流程之间的区别。前者需要借助 计算机软件来完成，并完全在软件系统的控制之下；而后者则没有这种约定。它当 中的某些步骤可能也需要用到计算机，但这只不过是局部的计算机应用，整个过程 并不在计算机控制之下，如通常所说的项目管理中的甘特图就是一般的工作流程。 传统项目管理模式下用的就是一般的工作流程，而现代项目管理的管理模式需要的 是工作流系统。 2 1 2 工作流的相关概念 一个工作流包括一组活动以及它们之间的顺序关系，过程及活动的启动和终止 条件，以及对每个活动的描述。工作流管理系统指运行在一个或多个工作流引擎上， 用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系统。它与工作流执行者( 人、应用) 交互，推进工作流实例的执行，并监控工作流。和工作流有关的基本概念及其联系 如图2 一l 所示。 其中： 过程定义( p r o c e s sd e f i n i ti o r l ) ，又称为工作流模型，是业务过程的计算机 化的形式表示，由活动及活动之间的关系( 路径和规则) 所形成的网络构成。同时它 还包括指示流程启动和终止的条件、与各个活动相关的信息等。它定义的是过程运 行中各个工作环节及相互之间的控制流动与数据流动关系等。不同的w f m s 所实现 的工作流模型是各不相同的。一般通过使用有向图、对象模型、语言动作理论、基 于目标的知识表示等方式表示。目前的工作流管理系统在过程定义阶段均使用可视 化的业务过程建模工具，使得用户在建模过程中比较直观，并得到相应的业务过程 的形式化表示，所得到的工作流模型具有比较强的描述能力，易于使用、易于修改 并能够适应不断变化的工作环境的要求。 9 华北电力大学硕士学位论文 图2 - i 工作流基本概念间的联系 活动( a c t i v i t y ) 指的是工作流中的一个逻辑步骤或称环节，一般分为手工操 作和自动处理两类。它是过程执行中可被调度的最小工作单元，要求有人或机器的 参与。它包含的信息包括：开始和结束条件；可参与到此环节中的用户；完成此活 动所需的应用程序或数据；以及关于此活动应如何完成的一些限制条件( 如时间上 的限制等) 。 过程实例( p r o c e s si n s t a h o e ) 指的是某个工作流过程的一次执行，每个实例 代表一个能独立控制执行、具有内部状态的线程，可被外界通过标识进行存取。在 实例的执行过程中，w f m s 将解释相应的过程定义，生成有关的活动实例并根据过程 定义中的控制规则协调这些活动实例之间的顺序关系，同时根据数据流动关系的定 义完成活动实例之间的数据传送。一般情况下每一个活动实例都将表现为一个工作 项( w o r k it e m ) ，它将由某个或某组用户负责完成。因此从用户的角度来说，实例的 执行实际上是由用户调用相应的应用程序对它所涉及的那个环节有关的数据进行 处理，处理完之后由w f m s 根据相应的结果决定激活后续的哪个环节并生成相应的 工作项，同时通知与此有关的那些用户对之进行处理。由此依次反复进行直至整个 过程的完成。 2 2 工作流管理系统 在2 1 2 中，我们提到了工作流管理系统，并给出了简单的定义，下面来详细 l o 华北电力大学硕士学位论文 介绍一下工作流管理系统相关理论。 2 2 1 工作流参考模型 为满足开发者与用户的共同需要，国际工作流管理联盟( w f m c ) 于1 9 9 4 年底发 布了工作流系统的参考模型( 如图2 - 2 所示) ，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瞳1 。 图2 2w f m c 工作流系统的参考模型 下面我们对此模型作一个简要说明： 过程定义工具：主要功能是给用户提供一种对实际业务过程进行分析、建模的 手段，并生成业务过程的可被计算机处理的形式化描述( 过程定义) 。过程定义工具 与工作流执行服务之间的交互是通过“工作流过程定义读写接口”来完成的，它 为工作流过程定义信息的交换提供了标准的互换格式及a p i 调用。 工作流执行服务：借助于一个或多个工作流引擎，来激活并解释过程定义的全 部或部分，并同外部的应用程序进行交互来完成工作流过程实例的创建、执行与管 理，为工作流程的进行提供一个运行环境。 其中一个较为重要的概念一工作流引擎( w o r k f l o we n g i n e ) ，是一个为工作 流实例提供运行时执行环境的软件设备。工作流引擎可以在执行某个活动时激活相 关应用。引擎的能力差别很大，一些工作流引擎仅能支持某个特定的应用，而一些 引擎可以支持大量的本地或远程应用。通常一个典型的工作流引擎会提供诸如解释 华北电力大学硕士学位论文 工作流的定义、过程实例控制、工作流过程的导航、识别任务项、提供用户交互接 口、维护和传递工作流控制数据等一些功能。 客户应用程序：给用户提供一种手段，以处理过程实例运行过程中需要人工干 预的任务。每一个这样的任务就被称作是一个工作项，它包括处理上的一些要求( 如 处理时间的限制) 及待处理的数据对象等。w f m s 将为每一个用户维护一个工作项列 表，它表示当前需要该用户处理的所有任务。 客户与工作流执行服务之间的接口为客户应用程序a p i 。w f m s 的各种服务，如 会话连接、过程控制、活动控制、过程状态、活动状态、工作项列表的处理以及过 程实例的管理等都可以通过此接口而得到。 被调应用程序：指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息。 管理及监控工具：其功能是对w f m s 中过程实例的状态进行监控与管理，如用 户管理、角色管理、审计管理、资源控制等。它与工作流执行服务之间的交互是通 过管理及监控接口来完成的。 2 2 2 工作流管理系统的主要功能 由2 2 1 节的分析可以得到，工作流管理系统应能提供以下三个方面的功能支 持： ( 1 ) 工作流建立阶段功能 通过使用一种或多种系统分析、建模工具，把业务流程从现实世界转化为形式 化的、计算机可以处理的过程模型。 ( 2 ) 运行阶段的控制功能 在一定的运行环境下，一执行工作流流程，根据过程定义来调度每个流程中不同 的子任务，并且激活相应的应用程序。 ( 3 ) 运行阶段的人机交互功能 实现各种行为执行过程中用户与i t 应用工具的交互。一个流程的子任务通常 是由参与人员通过使用某种工具或者涉及信息处理的操作。要在不同的子任务之间 传送控制以及其它的数据，或者要激活相应的应用程序，就必须不断地与流程控制 软件交互。 2 2 3 工作流管理系统体系结构 根据工作流参考模型及工作流管理系统主要功能的分析，本文中把工作流管理 系统的体系结构定义如下( 如图2 。3 所示) ： 1 2 华北电力大学硕士学位论文 ( 1 ) 建模工具：这部分软件相对地独立于系统之外，负责工作流模型的建立 和维护。工作流模型的数据存储于工作流模型数据库中，以备工作流引擎使用，本 文的系统中，采用的是关系数据库。 ( 2 ) 普通用户界面：该部分软件供用户获取任务，下载任务数据和程序，向 工作流引擎报告任务执行状态，提交任务执行结果。 ( 3 ) 管理员界面：对工作流实例进行启动、挂起恢复、终止和删除操作，查 询工作流实例的运行状态，处理工作流执行过程中的异常情况。 ( 4 ) 业务组件：用来完成某一具体任务或功能的程序。 ( 5 ) 工作流引擎：这是本系统的核心，对系统的其它部分起控制和协调作用。 工作流引擎负责解释工作流模型、推进过程的执行，完成与系统参与者之间的交互 ( 给用户下达任务、为用户准备任务数据和程序、接受用户提交的结果等) 以及必 要时调用各种应用。 图2 - 3工作流管理系统的体系结构 2 2 4 工作流管理系统的分类 为了更好的了解工作流管理系统分类原则，我们首先对常见的业务过程中的不 同业务流程按照重复性和相应任务的结构化程度进行一般性分类。 按照流程的重复性可以将业务过程分为周期重复的、无规律重复的和唯一的。 周期重复流程：业务过程的执行过程完全按照固定的流程执行。如提交董事 会的每周财务报告等。 无规律重复流程：业务过程经常需要执行，并且任务的目的基本相同。但是， 由于任务的内容不同，所以处理过程略有区别，如用户对产品质量的投诉和处理过 程等。 一次性流程：这种任务一般仅在特定的情况下发生一次。如北京申办奥运会。 按照工作的结构化程度可以将工作流程分为完全结构化的、半结构化的和非结 构化的： 13 华北电力大学硕士学位论文 完全结构化流程：这种工作流程的执行逻辑完全可以事先确定，即可以对其 制定严格的工作计划，旦这种经营过程投入运行，它将严格按照事先确定的逻辑 顺序执行，如银行申请贷款业务、学生入学注册、产品编码审批发入过程、产品入 库过程等。 半结构化流程：这种工作流程的逻辑只有一部分是可以预先确定，另一部分 需要根据实际执行过程中的具体情况确定另外一种半结构化的过程是过程的基本 结构( 整体框架) 可以事先确定，但是其中具体的任务逻辑需要根据实际执行情况动 态确定。 非结构化流程：这种业务过程的活动顺序无法事先确定，如新产品外型设计、 产品生产销售趋势分析等过程。 非结构 化过程 结构化 过程 重复性任务 唯一性任务 图2 - 4 不同类型的工作流管理系统的应用范围 通用的工作流管理系统最适用于有规律重复的结构化过程，现在较为先进的柔 性工作流管理系统也能够处理半结构化的和唯一的经营过程，而项目管理则比较适 合应用在唯一的结构化过程中。图2 4 显示的是不同类型的工作流管理系统的应用 范围。 从不同的视角看，工作流管理系统有以下三种分类方法。 根据工作流产品实现的业务过程，可将工作流管理系统及其产品分为四类： 管理型工作流：工作流中的逻辑步骤可以预定义，并且有一套简单的任务协 调规则。 设定型工作流：与管理型工作流相似，一般用来处理异常或发生几率较小的 情况。 协作型工作流：参与者的数量和协作的次数较多。在一个步骤上可能反复协 调，直至得到某种结果，甚至可能回到前一阶段。 生产型工作流：一般应用在大规模、复杂和异构的环境下，整个过程涉及多 个人和不同机构。是实现重要业务过程的工作流系统，特别是与业务组织功能直接 1 4 华北电力大学硕士学位论文 相关的工作流管理。 根据底层实现技术，可将工作流管理系统及其产品分为三类： 以通讯为中心：以电子邮件为底层的通讯机制。这类工作流管理系统适合于 较为简单的环境以及较少发生的情况。 以文档为中心：基于文档路由，同外界应用的交互能力有限。许多基于表单 的管理型工作流可以用以文档为中心的工作流实现。 以过程为中心：对应于大规模、复杂和异构的环境下。一般建立在数据库之 上，有自己专用的通信机制，并且提供同外部交互的接口。 根据不同工作流系统所采用的任务项传递机制的不同，市场上的工作流产品又 可以划分为四类： 基于文件的工作流系统：以共享文件的方式来完成任务项传递。这种类型产 品开发得最早、发展最成熟、其产品品种较多。代表产品有f il e n e t 的v i s u a l w o r k f l o w 、i b m 的f l o w m a r k 、i n c o n c e r t 的i n c o n c e r t 。 基于消息的工作流系统：通过用户的电子邮件系统来传递文档信息。这种类 型的产品一般都提供与一种或多种电子邮件系统的集成接口。代表产品有n o v e l l 与f i l e n e t 合作开发的e n s e m b l e 、j e t f o r m 公司的i n t e m p o 、k e y f i l e 公司的 k e y f l o w 。 甚于w e b 的工作流系统：通过w w w 来实现任务的协作。这一类产品起步较晚( 在 9 5 年以后) ，但是发展迅速，其市场前景十分看好。许多供应商纷纷改进原有产品 或开发新产品以增加对w e b 的支持。代表产品有a c t i o nt e c h n o l o g ie s 公司的 a c t i o n w o r k sm e t r o 、u 1 t i m u s 公司的u 1 t i m u s 。 群件与套件系统：虽然这一类产品与上面介绍的三种产品在任务传递方式上 有很大程度的重叠，但是在这里却有必要把它们单独划分成一类，因为这一类产品 都需要依赖于自己系统的应用基础结构，包括消息传递、目录服务，安全管理、数 据库与文档管理服务等，它们本身就构成了一个完整的应用开发环境。代表产品有 i b m l o t u s 公司的l o t u sn o t e s 、m i c r o s o f t 公司的o f f i c e 与e x c h a n g e 、n o v e l l 公司的g r o u p w i s e 。 2 2 5 工作流管理系统执行的三个阶段 工作流管理系统的实施，首先要完成对客户的业务需求分析，并结合客户的实 际以及长期发展目标和方向，确定与此目标相适应的组织机构要求。 在完成了客户需求分析后，工作流管理系统才能够进入真正的实施阶段。工作 流管理系统在实际系统中的应用一般分为三个阶段，即模型建立阶段、模型实例化 阶段和模型执行阶段。图2 4 说明了工作流管理系统的应用的三个阶段。 模型建立阶段通过利用工作流建模工具完成客户业务过程模型的建立，将企业 】5 华北电力大学硕士学位论文 际经营过程转化为计算机可处理的工作流模型；模型的实例化阶段完成为每个 设定运行所需要的参数，并分配每个活动所需的资源；模型的执行阶段完成经 程的执行，在这个过程中重要的任务是完成人机交互和应用的执行，并对过程 动的执行情况进行监控与跟踪。 工作流管理系统的实施，与客户业务过程重组是紧密相关的。实施工作流管理 的目的就是要提高企业的柔性，并且能够根据实际需要不断改进其业务流程， 其相应的工作流模型也需要具有柔性及易于扩展性，以适应长远发展的需要。 图2 - 4 工作流管理系统的实施三个阶段 工作流的实现技术 工作流实现技术主要考虑的问题是采用什么样的底层支持技术、如何提高工作 理系统的可靠性、柔性以及大规模复杂应用的分布性问题。目前，工作流的实 术主要分为以下几种： 1 ) 基于l o t u sn o t e s 软件：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 供了处理分布应用和复杂文档的能力，而且其可靠性较高。因为n o t e s 本身就 看成是支持群组工作的简单的工作流管理系统。 2 ) 基于c o r b a ：同样，也是为了更好地实现分布式工作流管理系统。 3 ) 基于w e b ：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 活性和友好的用户界面。 4 ) 基于消息队列和t pm o n i t o r ：为系统提供可靠的消息通讯和维护机制。 5 ) 基