（计算机应用技术专业论文）基于工作流技术的信息系统的开发与研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 工作流技术是一种新兴的信息处理技术，主要用来帮助实现面向需求不断 变化业务环境下的流程处理工作。其首要目标是实现过程的自动化处理，在工 作流系统中，有关业务活动依时序或逻辑关系相互连接构成业务流程，文档、 信息或任务依据所定义的业务流程在参与者之间传递、处理或执行。作为一种 过程建模和过程管理的核心技术，工作流技术可以为业务流程及信息过程提供 有力的支持。基于工作流技术的信息系统越来越重要，因此需要研究这类信息 系统的开发方法。 本文首先分析研究了当前比较流行的三种信息系统开发方法结构化生 命周期法、原型方法、面向对象的方法，揭示了这些传统的基于功能的信息系 统开发策略存在弊端，提出了基于工作流技术的信息统开发方法。遵循w f m c 的标准，综述了工作流管理系统的主要功能和体系结构，并对工作流技术，重 点是对工作流模型和工作流引擎进行了深入研究。在此基础上，研究剖析了具 体的工作流管理软件- j o i n w o r k ，研究j o i n w o r k 工作流管理系统的体系结构， 建模方法，模型配置。并利用j o i n w o r k 提供的编程接口，实现了“通用引擎”， 实现的“通用引擎”可以与企业应用程序简单的集成，不需要客户( 使用引擎的编 码人员) 自己编写代码实现流程相关数据与应用数据的关联，最大程度上的减 少了客户的编码量。论文的最后，使用“通用引擎”，实现了“武汉理工大学审批 系统”，通过这个典型的基于工作流技术的信息系统的开发过程，总结出一套基 于工作流技术的信息系统的开发方法。并且，将实现后的信息系统与传统的信 息系统作比较，充分体现出基于工作流技术的信息系统易开发、易维护、易升 级的优势。 本论文的研究工作不仅为我们今后在此领域中的研究工作提供了可靠的理 论和技术依据，而且对今后的迸一步研究奠定了一定的基础，具有一定的应用 价值。本文设计实现的“通用引擎”使信息系统的开发设计变得简单，可方便的嵌 入到现有的系统中，大大降低和原系统集成的技术难度和风险。可以明显缩短 基于流程定义的信息系统的开发周期，提高工作效率。 关键字：工作流，引擎，通用引擎，工作流模型 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t a sak i n do fb o o mt e c h n o l o g yo fi n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ，t h ew o r k f l o wi su s e d t or e a l i z et h ef l o wp r o c e s s i n g 谳t h ev a r i o u s 嘲 v i c ee n v i r o m n e n t i t sp f i o 嘶t a r g e t i st or e a l i z et h ea u t o m a t e dp r o c e s s i n gp r o c e d u r e ，e s p e c i a l l yt h ei n t e r a c t i v ep r o c e d u r e b e t w e e np e o p l ea n dt h eu t i l i t yp r o g r a mo rt o o l s i nt h ew o r k f l o ws y s t e m ，t h er e l a t e d s e r v i c ea c t i v i t i e sc o n n e c tm u t u a l l yt oc o n s f i t u t ew o r k f l o wa c c o r d i n gt ot h es e q u e n c e o rt h el o g i c a lr e l a t i o n s a c c o r d i n gt ot h es e r v i c ef l o ww h i c hb ed e f i n e db yt h es y s t e m , t h ed o c u m e n t s ，i n f o r m a t i o na n dt h et a s k sa l et r a n s f e r r e d , p r o c e s s e do re x o c u t e d b e t w e e nt h ep a r t i c i p a n t s a sak i n do fc o 把t e c h n o l o g yo fp r o c e s sm o d e l i n ga n dt h e p r o c e s sm a n a g e m e n t t h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yc a np r o v i d et h ep o w e r f u ls u p p o r tf o r t h es e r v i c ef l o wa n dt h ei n f o r m a t i o np r o c e s s t h ei n f o r m a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n t b a s e do nt h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yi sm o r ea n dm o r ei m p o r t m e n t , s ow es h o u l ds t u d y t h em e t h o d sf o rd e v e l o p i n gt h i sk i n do f i n f o r m a t i o ns y s t e m s f i r s t l y , t h i st h e s i ss t u d i e st h et h r e ep o p u l a rd e v e l o p m e n ts t r a t e g yo fi n f o r m a t i o n s y s t e m - - s d l c ( s t r u e t u r e dd e v e l o p m e n tl i f ec y c l e ) ，t h ew a yo fp r o t o t y p e ，t h e w a yo f0 0 ( o b j e c to r i e n t e d ) ，a n de x p o s e st h ed i s a d v a n t a g e so ft h e s et r a d i t i o n a l d e v e l o p m e n ts t r a t e g i e so fi n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nt h ef u n c t i o n , a n dc o m e su p w i t ht h ed e v e l o p m e n tw a yo fi n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nw o r k f l o wt e c h n o l o g y s e c o n d l y , a c c o r d i n gt ot h es t a n d a r do f w f m c ( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o n f e d e r a t i o n ) ， t h ep a p e ri n t r o d u c e st h em a i nf u n c t i o na n dt h es y s t e ms t r u c t u r eo ft h ew o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m , a n ds t u d i e st h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yd e e p l y , e s p e c i a l l yt h e w o r k f l o wm o d e la n dt h ew o r k f l o we n g i n e m o r e o v e r , t h ep a p e ra n a l y z e sa n ds t u d i e s t h ec o n c r e t ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t 豇n j o i n w o r ks u c ha st h e s y s t e m s m l c t u r e ，m o d e l i n gm e t h o da n dt h ew a y t oc o n f i g u r em o d e l b ym a k i n gu s eo fa p i p r o v i d e db yj o i n w o r k , w ea c h i e v ea n “a l l - p u r p o s ee n g i n e ”t h ee n g i n ec 姐b e i n t e g r a t e dw i t ha p p l i c a t i o np r o g r a ms i m p l y , a n dm a k et h eu s 锄( w h ou s et h ee n g i n e l a v o i dc o d m gt or e a l i z et h er e l a t i o nb e t w e e nt h ef l o wd a t aa n dt h ea p p l i c a t i o nd a t a , a n dd i m i n i s h e st h en u m b e ro fc o d e sv a s t l y f i n a l l y , w ei m p l e m e n t st h e i n f o r m a t i o n i i 武汉理工大学硕士学位论文 e x a m i n a t i o na n da p p r o v a ls y s t e mo fw h u t b yu s eo ft h e “a l l - p u r p o s ee n g i n e ” t h r o u g ht h et y p i c a ld e v e l o p m e n tp r o c e s so fi n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nw o r k 2 c l o w t e c h n o l o g y , w es u m m a r i z eas e to f t h e o r i e so f i n f o r m a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n tb a s e d o nt h ew o r k _ f l o wt e c h n o l o g y t h e n , b yc o m p a r i n gt h er e a l i z e di n f o r m a t i o ns y s t e m w i t ht h et r a d i t i o n a li n f o r m a t i o ns y s t e m , t h ea d v a n t a g e ss u c ha se a s yd e v e l o p i n g ，e a s e m a i n 蛐ga n de a s yu p g r a d i n go fs y s t e mb a s e do nt h ew o r k f l o wt e c h n o l o g ya r e e m b o d i e da d e q u a t e l y t h er e s e a r c ho f t h i st h e s i sh a sn o to n l yp r o v i d e dt h ed e p e n d a b l er e f e r e n c eo f t h e t h e o r ya n dt h et e c h n o l o g y , b u ta l s oh a sl a i dt h ef o u n d a t i o nf o rt h ef u r t h e rr e s e a r c h s o t h er e s e a r c hh a st h ec e r t a i na p p l i c a t i o nv a l u e t h e a l l - p u r p o s ee n g i n e i n t r o d u c e di n t h i sp a p e rm a k e sd e v e l o p i n gi n f o r m a t i o ns y s t e me a s y i tc a nh ee m b e d d e dt ot h e e x i s t i n gs y s t e me x p e d i e n t l y , w h i c hr e d u c e dt h et e c h n i c a ld i f f i c u l t ya n dt h er i s ko f i n t e g r a t i o nw i t ht h eo r i g i n a ls y s t e mg r e a t l y , a n dr e d u c e dt h ed e v e l o p m e n tc y c l eo f i n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do i lt h ef l o wd e f i n i t i o n v i s i b l y , e n h a n c e d t h el a b o r e f f i c i e n c y k e yw o r d s ：w o r k _ f l o w , e n g i n e ，u n i v e r s a le n g i n e ，w o r k f l o wm o d e l l 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 在以往开发信息系统的过程中，无论用户还是开发商大都习惯于将信息系 统看成是一个实现各种操作功能的集成体。在这种开发观念的指导下，往往是 先将用户业务执行过程所需要的功能实现，然后通过一个主控模块将各种功能 集成在一起，信息系统也就构建成功了。至于如何调用功能去组织成一个业务 流程，如何对一个业务流程的执行进行管理监控，还得依靠用户用人工方式去 完成或者调用一些管理功能去完成。以这样的方式开发出来的信息系统可以实 现用户当前的业务需求，一定程度上减少用户日常重复繁琐的工作，但是并没 有真正实现业务过程的自动化。因为尽管信息系统具备一些管理功能，但是这 些管理功能还不能对整个业务过程进行全程实时的监控。而且需求分析人员不 能完全像管理人员和业务人员那样熟知管理人员和业务人员的工作，设计从根 本上对用户的需求理解就有可能存在偏差，理解、设计、开发都需要时间，待 系统交给管理人员和业务人员时，由于市场等的变化，可能已经导致需求重点 发生改变，原来的需求需要调整，而一旦用户业务需要调整的时候，原有的功 能可能就不能适应工作要求，需要放弃或修改，再根据需要增加新的功能到信 息系统中去，这样整个信息系统又要面临再一次的开发维护，用户业务调整一 次，信息系统就要改造一次，用户的业务工作就不能对变化的需求做出及时有 效的响应，错失时机，同时也造成时间和资金的浪费。这也就是众多的信息系 统等项目失败或者以后升级维护起来根困难的根本原因。 所以，传统信息系统开发模式已经不适合用户业务发展的要求，也不符合 用户对信息系统可重用性的要求，而采用工作流技术则可以从根本上解决这种 问题。 工作流的概念起源于上个世纪7 0 年代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程序的活动而提出的一个概念i l 】。提出的目的是通过将工 作分解成定义良好的任务，角色，按照一定的规则和过程来执行这些任务并对 他们进行监控，达到提高办事效率，降低生产成本，提高企业生产经营管理水 平和企业竞争力的目标【2 j 。 武汉理工大学硕士学位论文 工作流技术是实现企业业务过程建模、业务过程仿真分析、业务过程优化、 业务过程管理与集成，从而最终实现业务过程的自动化的核心技术。对企业利 用工作流方法进行业务过程的建模和深入分析不仅可以规范化企业的业务流 程，发现业务流程中的不合理的环节，进而对企业的业务过程进行优化重组， 而且所建立的业务过程模型本身就是企业非常重要的知识库和规则库，可以成 为指导企业实施计算机管理信息系统的模型。 1 2 国内外现状 工作流技术是一个年轻且具有良好发展前景的研究方向，随着它在实际应用 中取得的良好效果而得到了充分的重视，并且得到了迅速的发展。 当前，在工作流理论和实施技术方面，研究的主要内容包括： ( 1 ) 工作流管理系统体系结构的研究。 ( 2 ) 工作流模型与工作流定义语言研究。 ( 3 ) 工作流事务特性。 ( 4 ) 工作流实现技术，包括面向对象技术、异构分布式计算技术、图形化 用户界面、消息通讯、数据库、w w w 等在内的与工作流系统的设计实现有关的 各项技术及方法。 ( 5 ) 工作流的仿真与分析方法。 ( 6 ) 基于工作流的应用集成与互操作技术。 ( 7 ) 工作流与经营过程重组( b p r ) 。 ( 8 ) 工作流技术的其他应用，例如如何将工作流技术在不同的领域进行应 用等等。 国际上，比较著名公司都提供了相当成熟的工作流产品，如： ( 1 ) i b m 公司的m q s e r i e sw o r k f l o w m q s e d e sw o r l d l o w 是i b m 公司推出的最新工作流管理产品，是i b m 的 商业软件m q s e r i e s 中的一部分。m q s e r i e sw o r k f l o w 是以i b m 公司的消息服 务产品m q s e r i e s 为基础，可以将分布在异构平台环境下的不同活动、系统和 应用程序集成起来，为在i m e m e n t 环境下实现电子商务提供了良好的保障【3 l 。 ( 2 ) a c t i o nt e c h n o l o g i e s 公司的m e t r o 2 武汉理工大学硕士学位论文 a c t i o n 技术公司为知识工程师提供了一套基于w e b 的工作流管理软件 a c t i o nm e t r 0 4 0 。它不仅能够管理确定的过程，并且对过程中不可预见的问题、 要求和机遇也可以进行控制。它还为用户提供了管理不确定的协作和任务的 工具。用户可以用a c t i o n 技术公司提供的工具在整个企业甚至企业间建立一 个基于w e b 或c s 的工作流管理环境【4 1 。 ( 3 ) f i l e n c t 公司的v i s u a lw o r k f l o w v i s u a lw o r k f l o 是f i l e n e t 公司集成文档管理软件系列产品中的一部分， 它与集成文档管理软件中的其它产品合作，为工作量大、性能要求高的经营 过程提供一个全新的工作负载报告，以便改进模型【4 1 。 ( 4 ) o r a c l e 公司的w o r k f l o wf o rj a v a o r a c l ew o r k f l o wf o r j a v a 是一个完整的工作流管理系统，便于商业流程的再 设计。它把o r a c l e 工作流引擎嵌入现代化的o r a c l e 数据库里，其以服务器为中心 的独特的体系结构为大容量环境提供可靠性和可伸缩性。在互联网模式的基础 上，o r a c l ew o r k f l o w 系统提供复杂的互联网监控工具，通过选用o r a c l e a p p l i c a t i o ns e r v e r 或o r a c l ew e b d b 来实现p j 。 国内，工作流技术也日益受到人们的重视，也涌现了许多厂商进行工作 流产品的研究和开发，如： ( 1 ) 处于国内前列的上海东兰的l i v e f l o w ，它的架构遵循开放与可扩充 的设计理念，使系统有较好的开放性和可扩充性 4 1 。 ( 2 ) 杭州信雅达的s u n f l o w 。近日，该工作流管理软件通过中国软件评 测中心的评测，被中国软件评测中心和中国计算机报联合评为“2 0 0 5 年度最 佳工作流中间件奖”。该产品是基于先进的j 2 e e 技术规范，以w f m c 为标准 开发的分布式工作流管理系统，并且可以支持“仿真”，这在国内的工作流管 理系统中为数不多1 4 j 。 ( 3 ) 神州数码工作流e a s y f l o w 。神州数码工作流软件e a s y f l o w 是一个以 工作流引擎为核心、包括了企业办公自动化各方面功能的应用产品，适合于企 业办公自动化系统的应用。主要功能包括工作流，文档管理、公文处理、行政 办公、协同工作、e r p 及应用集成等 4 1 。 ( 4 ) 上海携创软件的j o i n w o r k 是针对j 2 e e 应用开发人员，主要以嵌入 上层业务应用( 电子政务c r m e r p o a ) 的方式部署使用的工作流软件。 j o i n w o r k 主要特点有：功能完整，全面架构，清晰开放，使用灵活、方便， 3 武汉理工大学硕士学位论文 模型简单，成熟轻量级，可移植 4 1 。 尽管经过工作流产品供应商与工作流研究人员十几年的不懈努力，工作流 技术由最初的萌芽发展起来，并取得了相当的成果，但是从工作流系统的实际 应用状况来看，还远未达到人们所期待的水平。在工作流管理系统的开发的最 初阶段缺乏统一的普遍遵循的标准以及限于当时软件支撑技术的水平，导致不 同公司的工作流系统在功能上，所采用支撑技术上，开发技术上和接口上都呈 现初非常大的不同。这也是目前工作流管理系统存在问题的主要原因之一。目 前在经营过程中采用工作流管理系统的企业仍只是一少部分，从企业应用的角 度来分析产生这种状况的原因，主要有以下几点【6 l ： ( 1 ) t 作流的运行需要有底层的通信基础结构的支持：工作流管理系统 需实现执行工作流所需要的分布环境。而目前的产品在安全性、容错性、可 靠性等方面均不能满足企业的要求。这样企业须付出经费与精力去构筑底层 环境，限制了工作流管理系统在企业的广泛应用。 ( 2 ) 标准化程度差：不同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 品后，很难在过渡到其它同类产品上，而且不同的系统之闻缺乏互操作的接 口，使得用户有很多后顾之忧。实现的复杂性：企业应用工作流管理系统不仅 仅需要完成过程的定义，还需要做许多其他的工作。总的来说，工作流管理 系统在企业的应用是一个复杂的实施过程：对外部的应用系统进行包装以便工 作流机能够在必要的时候激活它，建立工作流机运行所需的分布计算环境， 设计开发相应的用户界面，还包括制定相应的管理规程和用户操作规范等。 ( 3 ) 性能问题：目前大多数工作流产品无法满足企业对每天处理上万个 甚至每个小时处理几千个业务的需求。 ( 4 ) 工作流技术尚不成熟：尽管工作流技术从最初萌芽发展到现在已经有 了很大的进步，但工作流技术并不成熟。目前没有一种工作流产品或原型系 统能够在过程执行的可靠性与一致性方面达到与关系型数据库管理系统同水 平的功能。 1 3 本文的主要内容 本论文首先简要地对当前工作流管理系统的研究现状进行了分析，指出 4 武汉理工大学硕士学位论文 了当前工作流管理系统的不足及其发展趋势。分析了管理信息系统开发策略 的发展及其现状，综述了基于功能的管理信息系统开发策略的弊端。提出了 基于工作流技术的信息系统的开发方法。遵循工作流管理联盟( w 踟c ) 的标 准，综述了工作流管理系统的主要功能和体系结构，并对工作流技术，重点 是对工作流模型和工作流引擎进行了深入研究。最后利用具体产品提供 j o i n w o r k 的二次开发接口，开发得到“通用引擎”，从二次开发的过程中剖析工 作流引擎实现的原理；最后，利用“通用引擎”实现“武汉理工大学审批系统”， 通过信息系统的开发的过程，总结出一套开发“基于工作流技术的信息系统” 的方法学。 5 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章信息系统的开发方法及存在问题 信息系统开发的方法是指在信息系统开发方法中的指导思想、逻辑、途 径以及工具等组合。由于信息系统开发是一项复杂的系统工程工作，它涉及 的知识面很广，部门很多，不仅涉及技术，而且涉及管理业务、组织和行为。 它不仅是科学，而且是艺术。当前，业界的软件开发方法诸多，但真正站主 导地位的还是：结构化生命周期法、原型方法、面对对象的系统开发方法。 下面分别介绍这几种方法的思想，并且比较这三种方法的特点。 2 1 结构化生命周期法 结构化生命周期法是当前软件开发方法中公认的、有成效的、技术成熟 和使用方便的一种方法，它较适合于数据处理类软件的开发。该方法利用图 形化工具表达需求和软件体系结构，表达方式简明、易读、也易于使用，为 后一阶段测试、评价提供了有利条件。结构化的系统开发方法其理论的依据 是软件生存期的概念，一个管理信息从它的提出、开发、应用到系统的更新， 经历了一个发生、发展和灭亡的过程，这样的过程是一个循环的状态。结构 的系统开发的方法就是给信息系统的开发定义了一个阶段性的过程，对其每 一个阶段规定了它的任务、流程、目标等内容，从而使开发工作规范统一， 易于管理和控制。 信息系统的结构化生命周期开发主要包括五个主要的阶段i _ 7 】： ( 1 ) 系统规划阶段：根据用户的系统开发请求，进行初步的调查，明确问 题，确定系统的目标和总体的结构，确定各阶段的实施进度，最后进行可行性 的研究并提交一份可行性的报告。 ( 2 ) 系统分析阶段：系统的分析阶段首先要进行详细的调查，然后对调查 结采进行数据的。业务的和功能的分析，最后建立系统的逻辑模型。 ( 3 ) 系统的设计阶段：系统的设计阶段进行系统的总体架构设计、代码设 计、数据库设计、输入输出设计，最后制定系统的实施方案。 ( 4 ) 系统的实施阶段：系统的实施阶段按照实施的方案进行软硬件环境的 建立，程序的设计和调试，以及人员的培训，最后投入试运行。 6 武汉理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 系统运行阶段：系统运行阶段对系统的日常运行进行管理。维护和评 价，直至提出系统更新的要求，从而进入下一个阶段。 但是随着软件系统的复杂性增加，规模变大，用户需求的多变性，结构化 方法也暴露出了它自身的弱点，主要表现在： ( 1 ) 整个系统的开发工作是劳动密集型的，虽然曾经有一些基于结机构化 生命周期法的计算机辅助开发工具，但往往只能在系统开发的个别环节上提供 有限的支持，各阶段的工作从系统分析、系统设计到系统实施，绝大部分工作 仍然是靠人工做出。 ( 2 ) 系统开发的整个工作费时过长，难以适应环境的急剧变化。应用结构 化生命周期法，按阶段进行系统的开发，对于一个系统来说，少则一年多则数 年。现代企业面临的环境复杂多变、竞争激烈，不少情况下建设的系统的功能 无法跟踪环境的急剧变化，等到系统建成后，系统建设依据的原有环境己经时 过境迁了。 ( 3 ) 对于用户需求的变更不能做出迅速的响应。用户需求往往是在系统开 发过程中随着系统开发工作的进展而逐步明确，甚至系统开发过程本身也在改 变用户对信息的需求。因为随着新系统的开发与应用，用户的工作环境与条件 改变了，信息需求也在发生相应的变化，而以生命周期概念为基础的方法，其 各阶段分工明确、费时过长，后一阶段的工作严格依赖于前一阶段的结果进行， 对用户需求的变化难以做出迅速的相应。 ( 4 ) 结构化生命周期法各阶段的工作是基于这样一种假设：即前一阶段的 工作为后一阶段的工作任务规定内容与范围，自顶向下的功能分解则是按系统 的总体功能或上层模块的功能进行分解、细化来确定子系统或者下层模块的功 能，前一步工作的正确性与完善性对后一步工作起着决定性作用。这就要求开 发人员进行工作时，对下一步是否可以实现上一步所规定的内容有很强的预见 性，并且这种预见性只有在对系统的有关功能要求十分明确的情况下才有可能。 但是，如果系统所处理的问题比较复杂，不确定性因素较多，协调的逻辑方案、 物理方案和实施工作需要反复探索，或者说这个系统建设中的非结构化因素较 多，那么这种结构化方法就很难适应。 ( 5 ) 维护工作繁重，专门人才紧缺。许多建有信息系统的有经验的组织发 现，随着系统的发展，系统维护任务日趋繁重，现有信息系统的专门人才 5 0 - 7 5 忙于系统维护工作，如果这种趋势继续发展，将严重影响新系统的建 7 武汉理工大学硕士学位论文 设。 由此可见，由于计算机应用的日益普及和信息系统建设任务急剧增长，传 统的开发方法已经无法适应未来发展的需要。 2 2 原型方法 原型方法是2 0 世纪8 0 年代随着计算机软件技术( 特别是关系数据库系统) 的发展，在第四代程序生成语言和各种系统开发生成环境产生的基础上，提出 的一种新的系统开发方法。与前面介绍的结构化方法相比，它扬弃了那种一步 步周密细致地调查分析，然后逐步整理出文字档案，最后才能让用户看到结果 的繁琐做法，而是一开始就凭借着系统开发人员对用户要求的理解，在强有力 的软件环境支持下，给出一个实实在在的系统原型，然后与用户反复协商修改， 最终形成实际系统。 原型方法开发系统的主要步骤【飞 ( 1 ) 确定用户的基本需求。 ( 2 ) 开发初始原型系统。 ( 3 ) 使用原型系统确认用户需求。 ( 4 ) 修改和改进原型需求。 相对于结构化生命周期法，原型方法允许用户在系统的开发过程中完善其 对系统的需求，系统的开发时间缩短、成本降低、有效的发挥了用户和开发人 员的密切配合作用，更好体现了逐步完善、逐步发展地原则。开发地效率较高， 与用户交流比较方便。 但是由于用户在对新系统没有实际体验之前，很难对系统提出明确的要求， 新系统对企业组织的影响在系统未运行之前也难预料，在很多情况下，只能想 象。因此原型开发方法存在问题如下： ( 1 ) 缺乏丰富而强有力的软件工具和开发环境。 ( 2 ) 缺乏有效的管理机制，还未建立起自己的开发标准。 ( 3 ) 对设计人员水平及开发环境要求较高。 ( 4 ) 在多次重复改变原型的过程中，程序员会感到厌倦。 ( 5 ) 系统的易变性对测试有一定影响，难于做到彻底测试，更新文档较为 困难。 8 武汉理工大学硕士学位论文 总之，原形法的主要问题仍然是建设周期稍长，对于需求与目标的交化响 应速度较慢，协调维护工作量较大。如果系统规模较大，原型的建立工作将比 较复杂，因此，它只能适应于运用次数较少、要求环境变化反应迅速、规模不 大的应用软件。 2 3 面对对象的方法 面对对象的方法是对现实世界的直接反映，其解决问题的方法也非常类似 于人们通常的思维方式。采用面对对象方法设计的软件易于理解和维护。在面 向对象的设计方法中，对象和消息传递分别反映了问题域中的事物和事物之间 的联系。类和继承体现了人们通常的思维方式。方法是允许作用于该类对象上 的各类的操作。这种对象、类、消息、方法的程序设计范式的基本出发点在于 对象的封装性和继承性。通过封装能将对象的实现分开，通过继承能体现类与 类之间的联系，以及与此而来的实体的多态性，从而构成了面向对象的基本特 征。面向对象的方法有以下的特点： ( 1 ) 它把数据和操作联系在一起作为一个对象。这里的数据是主动的，操 作跟随数据，不像通常的程序，程序是主动的，而数据是被动。 ( 2 ) 面向对象的方法很容易做到程序重用，重用也较为的规范，不像传统 的程序，重用是很随意的。 ( 3 ) 面向对象技术使新系统开发和维护系统很相似，因为使重用已有的部 件。面向对象的方法特别的适用于图形，多媒体和复杂的系统。 面对对象的系统开发方法的主要步骤： ( 1 ) 系统的调查和需求的分析，对系统将要面临的具体管理问题以及用户 对系统开发的需求进行调查研究。即先要弄清将要干什么的问题。 ( 2 ) 分析问题的性质。在繁杂的问题域中抽象的识别出对象以及其行为、 结构、属性、方法等。这一阶段一般被称之为面向对象分析。 ( 3 ) 整理问题，即对分析的结果作进一步的抽象、归类、整理，并最终以 范式的形式将他们确定下来。这一阶段一般称之为面向对象设计 ( 4 ) 程序实现。这一阶段一般称之为面向对象设计程序实现。即用面对对 象的程序设计语言将上一步整理的范式直接映射( 即直接用程序语言来取代) 为应用程序软件。这一阶段一般称为面向对象的程序。 9 武汉理工大学硕士学位论文 与上述两种方法相比，面向对象的开发具有如下优点： ( 1 ) 更好地刻画客观世界的模型，易于处理复杂问题。 ( 2 ) 开发出来的系统易于理解和维护。 ( 3 ) 所采用的继承和多态等面向对象技术为软件复用和扩充创造了有利条 件，由于从需求分析阶段到实现阶段都使用相同的面向对象概念，因此可实现 开发过程中各阶段的“无缝连接”。 面向对象的技术是以前的软件开发技术自然演进的成果，它很大的程度上 缩短了软件开发周期，降低了软件的维护成本，提高了代码的可重用性。但面向 对象的开发方法并非是包医百病的灵丹妙药面向对象法也存在如下一些问题： ( 1 ) 由于面向对象方法采用的是自底向上的设计方法，因此在设计底层的 对象和实体时，存在着一定的盲目性，过多的灵活性造成了无一定的规则可循。 ( 2 ) 由于面向对象方法是一种以数据驱动而非功能驱动的分析法，对于系 统的整体行为( 即功能) 缺少必要的分析，只是通过对象之间的消息传递并不 能完整体现出系统的总体功能，因此系统的总体结构性较差。 因为面向对象的方法学偏向对象的建模，而缺少对过程的建模，如同堆积 木，砸向对象的方法提供了很多小的积木块，利用这些积木块，我们可以完成 一个房子，但是怎么样将这些小的积木块组合起来，面向对象的方法学并没有 解决这个问题，还是需要我们亲自动手将这些积木堆起来。而一旦房子完成以 后，发现房子的风格我们并不是很喜欢，最底下的红色的积木块与最上面的绿 色的积木块换下就好了；或者，发现需要在完成的房子中间再上加一层。这个 时候怎么办? 只有将以前的房子拆分为各个小的积木块后再重新进行组合。这 样，面向对象的软件开发方法没有从根本上解决当前软件系统普遍存在的开发 难、维护难和升级难的困难。 2 4 主要问题 基于上述几种主流的软件系统开发方法，当前国内的所有的管理系统实施 都需要在系统提供的核心模块的基础上，根据各个不同的企业的具体情况( 现状、 目标、进度和成本的限制) ，进行必要的定制开发，得到的是一个面向固定目标 的信息管理系统。这样一个系统。对于企业的经营目标、组织模式和产品结构 需要进行经常性的变动时，它们就无法满足应用需要了。同时，随着企业管理 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 的发展，企业之问动态联盟的形成要求企业从定义新产品的经营过程出发，在 经营过程中建立跨公司、跨国家的多企业动态组织结构。这种动态组织结构能 根据经营过程的改变、市场的改变，以及合作伙伴的改变实现快速重构。重构 的系统必须大量地使用原系统的功能，以便在迅速地开发新的系统的同时维持 原有的大部分系统的使用，这也是目前管理信息系统难以胜任的。这些问题说 明，现阶段的管理系统缺乏柔性，不仅在系统内部缺乏应有的应变能力，而且 也缺乏对现代复杂的经营过程和瞬息万变的市场环境的应变能力。 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章基于工作流技术的信息系统 信息系统的开发与维护中，出现上章所提到的困难的根本原因是：当前的 信息系统软件没有把过程管理软件和应用软件区别开来。换句话说，就是过程 管理被隐藏在信息系统中。因为在传统系统的框架中很少注意过程结构，所以 很难识别业务过程。更糟糕的是，系统中包含的过程往往是不正确和不完整的。 如果想让信息系统满足上述要求，那么一个重要步骤就是：将其分成两个子系 统，一个处理业务过程管理( 过程管理系统”) ，另一个支持业务过程中具体任务 的执行( 应用软件 。过程管理系统负责处理的过程控制工作，而本身并不执行 任务。它确保没有忽略任何步骤，诸多步骤都能按正确次序执行，任务尽可能 并行执行，调用正确的应用程序来支持任务等等。它还要确保为任务指派员工， 需要考虑员工的缺勤，支持职能分离和授权级别等等嗍【9 】。 而工作流技术就是为解决过程管理与任务执行相分离而出现的一种技术。 基于工作流的信息系统与传统的信息管理系统的根本区别在于它将信息系统中 的功能模块和过程管理分开，分别进行建模和实行控制。其主要特点是使处理 过程自动化，使人以及各种应用工具相互之间协调工作，以便完成某项工作， 其目的是为让合适的入或软件在恰当的时间执行正确的工作。工作流所关注的 问题是处理过程的自动化，它根据一系列的定义规则，将文档、信息在参与者 之间传递，以达到某种目的l l o j 。 几年来，不同的研究者从不同的角度对工作流概念进行了描述。 ( 1 ) 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，使得文档、信息或任务能够 在不同的执行者之间进行传递与执行【l ”。 ( 2 ) 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 过程定义中每个单独步骤的定义、步骤之间的执行顺序、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1 4 1 。 ( 3 ) a m i ts 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，它可以 用多种形式来进行定义，包括在文件或电子邮件中的文本描述、一张表格、一 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 条信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( 如一个应用程序、一个数据库管理系统) 【4 】。 以上这些对工作流的定义是用非形式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一个共识：工作流是经营过程的一个计算机实 现，而工作流流管理系统则是这一实现的软件环境。 从广义上讲，工作流指信息流在组织内部流动、加工处理，从而维持组织 得以继续存在的过程，是信息流的一种逻辑结构，由一系列动作和交互过程组 成。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 有固定程序的活动而提出的一个概念。目的是通过将工作分解成定义良好的任 务、角色，按照一定的规则和过程来执行这些任务并对它们进行监控，达到提 高办公效率、提高企业生产经营管理水平和企业竞争力的目的。 3 1 工作流技术相关概念 ( 1 ) 经营过程：一个经营过程是为了实现企业某个经营目标的过程，它在 部分或者全部组织机构和人员的参与下，利用企业资源，按照预先确定的规则， 在参与者和组织机构间进行文档、信息、任务的传递和处理，从而实现预定的 经营目标 4 i f l 2 1 。 ( 2 ) 过程定义：过程定义是用来创建一个计算机可以处理的形式的过程描 述。可能要以形式过程定义语言、对象关系模型、简单的系统、脚本、或者在 参与者间进行信息传递的路径集为基础。过程定义包含工作流执行软件运行过 程所需的过程所有详细信息；包括过程的开始和结束条件、组成活动、在活动 间进行导航的规则、需执行的用户任务、可能会被调用的应用程序、所有工作 流相关数据的定义等。过程定义也可以称为工作流模型、模型定义、流程定义 等【4 j 【1 3 】。 ( 3 ) 过程实例：过程实例是工作流过程定义在工作流系统上的一次运行【l 。 ( 4 ) 工作流：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 据莉| 过程嗽嵋文隙信息或良鞠嘲在1 洞的圭l l i 散问迸i 予f 耋j 差与执行 ( 5 ) 工作流管理系统：工作流管理系统是一个软件系统，它完成工作流的 定妁巨管理并按购强悸期序预为皂：；c ； 子自缸弧琉逻翱截 磁藐实啡向拱妤l 习。 ( 6 ) 工作流管理系统并不是企业的业务系统，但它为企业的业务系统运行 武汉理工大学硕士学位论文 提供了一个软件支撑环境，类似于在单个计算机上的操作系统，是业务系统运 行的平台。工作流管理系统使得企业的业务过程与业务的具体实现细节相分离， 开发人员不必过多的考虑企业业务领域的流程。而把主要的精力投入到具体的实 现程序中；并且程序员开发的程序有极高的可重用性，方便企业的业务重组【1 6 】。 ( 7 ) 工作流应用系统：指的就是上述的业务系统，它实现企业中涉及的具 体业务活动。在工作流系统实现后，对应于具体的应用程序。 ( 8 ) 工作流数据库：存储工作流系统中的过程定义的数据斟1 。”。 ( 9 ) 应用数据厍：存储应用系统数据的数据库。 ( 1 0 ) 工作流系统：工作流管理系统、工作流应用系统、工作流和工作流 数据库和应用数据库一起构成了工作流系统，在本文中，把基于工作流技术开 发的信息系统称为工作流系统。 3 2 工作流系统的组成 工作流系统的结构m t 4 1 如图3 - i ： ( 1 ) 建模工具 图3 - 1 工作流系统结构 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 用来定义工作流，它生成工作流模型； 个能被工作流引擎解释和执行的过程定义； 据，还会引用外部应用程序的编程接e l 埔】。 ( 2 ) 工作流执行服务 建模工具( 过程定义工具) 输出一 在定义时可能会参考组织或角色数 工作流执行服务器软件由一个或多个工作流引擎组成，负责、解释过程定 义、控制过程实例、安排活动的执行顺序、向用户任务表中添加工作项目、调 用应用工具。这需要一个或者多个协同工作的工作