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基于工作流的教务管理系统的研究与应用 摘要 工作流技术是当前计算机应用领域和计算机信息技术领域迅速发展的一 项新技术，基于工作流的管理系统已成为一种趋势。工作流技术不但应用到银 行，医院，保险，制造各个行业之中，而且逐渐成为软件开发的一个基础平台。 特别是信息系统，工作流是其开发规范性、先进性的一个重要标志。 高校教务管理是一项复杂而重要的工作，是高校管理的核心和基础。随着 信息化技术的发展，校园网的建设，教务管理系统也在完善成适应高校教学体 制的综合性的集成系统。将工作流技术引进教务管理系统不仅是技术趋势，同 时也是业务流程自动处理的需要。 主要工作有： ( 1 ) 本文介绍了工作流的概念、国内外发展现状及其相关技术，在基础理论 知识的基础上阐述了w f m c 建立的工作流管理系统模型。 ( 2 ) 详细分析了高校教务管理系统的特点、目标和功能，在比较、分析了工 作流的建模方法后从教务管理系统的功能需求入手，建立了基于p e t r i 网的教务 管理工作流模型。 ( 3 ) 文章从功能需求、数据库设计、开发平台等方面讲述了基于工作流技术 的教务管理系统的设计与实现，特别是运用工作流引擎j p b m 技术开发系统的 具体实现，重点说明了j p b m 开发工作流系统的流程和在相关模块中的应用。 关键词：教务管理系统，工作流，j p b m ，p e t r i 网 t h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o nb a s e do nw o r k f l o w o fe d u c a t i o n a l a d m i n i s t r a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m a b s t r a c t w o r k f l o wt e c h n o l o g yi st h ec u r r e n t c o m p u t e ra p p l i c a t i o n sa n dc o m p u t e r i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yf i e l d ，w h i c ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fan e wt e c h n o l o g y ， b a s e do nw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mh a sb e c o m eat r e n d w o r k f l o wt e c h n o l o g y n o to n l ya p p l i e dt ob a n k s ，h o s p i t a l s ，i n s u r a n c e ，m a n u f a c t u r i n gv a r i o u ss e c t o r s ，a n d h a sg r a d u a l l yb e c o m eab a s i sf o rs o f t w a r ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m i np a r t i c u l a r ， i n f o r m a t i o ns y s t e m s ，w o r k f l o wi st h ed e v e l o p m e n to fn o r m s ，a ni m p o r t a n ts i g no f t h ea d v a n c e dn a t u r e u n i v e r s i t ya d m i n i s t r a t i o nm a n a g e m e n ti sac o m p l e xa n di m p o r t a n tw o r k ， a d m i n i s t r a t i o nm a n a g e m e n ti st h ec o r ea n df o u n d a t i o n w i t ht h ed e v e l o p m e n to f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，t h ec a m p u sn e t w o r kc o n s t r u c t i o n ，t h es e n a t ea l s oi m p r o v e t h em a n a g e m e n ts y s t e mt o h i g h e re d u c a t i o ni n t oac o m p r e h e n s i v es y s t e mo f i n t e g r a t e ds y s t e m t e c h n o l o g yw i l lw o r kt oi n t r o d u c ee d u c a t i o n a lm a n a g e m e n t s y s t e mi sn o to n l yt e c h n o l o g yt r e n d s ，b u ta l s ot h en e e d so fa u t o m a t i cp r o c e s s i n go f b u s i n e s sp r o c e s s e s t h ew o r ko ft h i sd i s s e r t a t i o na sf l o w ： ( 1 ) f i r s t l y ，t h i s d i s s e r t a t i o ni n t r o d u c e dt h e c o n c e p t o fw o r kf l o w d e v e l o p m e n to fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ls t a t u sa n di t sr e l a t e dt e c h n o l o g i e s ，i n b a s i ct h e o r e t i c a lk n o w l e d g eo nt h eb a s i so ft h ew f m co nt h ee s t a b l i s h m e n to fa w o r k i n gm o d e lo fm a n a g e m e n ts y s t e m ( 2 ) s e c o n d l y ，t h i sd i s s e r t a t i o nd e t a i l e da n a l y s i so ft h es e n a t eo ft h eu n i v e r s i t y m a n a g e m e n ts y s t e mc h a r a c t e r i s t i c s ，o b j e c t i v e sa n df u n c t i o n s ，i nc o m p a r i s o n ，t h e w o r k f l o wa n a l y z ei sm e t h o do fm o d e l i n gf r o mt h ese n a t ea f t e rt h em a n a g e m e n t s y s t e ms t a r t i n gw i t ht h ef u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t s ，t h ee s t a b l i s h m e n to ft h es e n a t e b a s e do np e t r in e tm a n a g e m e n tm o d e l ( 3 ) f i n a l l y ，f r o m f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s ，d a t a b a s ed e s i g n ，d e v e l o p m e n t p l a t f o r m s ，a n do t h e ra s p e c t so ft h ew o r ko n at e c h n o l o g y b a s e de d u c a t i o n a l a d m i n i s t r a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e md e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n ，i np a r t i c u l a rt h eu s e o fw o r k f l o we n g i n ej p b mt e c h n o l o g y d e v e l o p m e n ts y s t e mt oa c h i e v es p e c i f i c ， f o c u s i n go nt h ed e v e l o p m e n to ft h es y s t e mj p b mi nt h ep r o c e s sa n dt h ea p p l i c a t i o n o ft h er e 】e v a n tm o d u l e s k e y w o r d s ：a c a d e m i cm a n a g e m e n ts y s t e m ，w o r k f l o w ，j p b m ，p e t r in e t 图2 1 图2 2 图2 3 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 6 图5 7 图5 8 图5 9 插图清单 工作流管理系统三个主要功能关系图6 w f m c 工作流参考模型的体系结构图7 工作流参考模型8 教务管理系统业务流程15 成绩提交业务流程1 6 b s 三层系统模型1 6 工作流管理系统体系结构1 6 过程定义原模型2 0 过程定义交换接口2 0 学生离校手续流程图2 0 毕业离校管理工作流图20 系统功能模块图2 8 j p b m 体系结构2 8 教务管理系统流程图3 2 基础信息管理模块界面图38 成绩提交界面图4 2 教师请假审批工作流模型图4 3 e c l i p s e 建模工具图4 5 已发布好的流程图5 0 流程待处理任务5 0 图表清单 表5 1j b p ma c t i o n 3 3 表5 2j b p md e c i s i o n c o n d i t i o n s 3 4 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得金目巴王些太堂 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已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字：格叮签字日期珈防棚莎日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金壁王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金目里王些太 兰l 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名： 枷畸 导师签名： 即研 签字日期：久i $ 年占月f 8 白签字日期：眵纩年多月，矿日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：芜湖信息技术职业学院 通讯地址：安徽省芜湖市高校园区芜湖信息技术职业学院 电话：0 5 5 3 5 9 7 7 0 2 2 邮编：2 4 1 0 0 0 致谢 本人在撰写学位论文的过程中，得到了我的导师周国祥教授的悉心指导， 无论从课程学习、论文选题，还是到收集资料、论文成稿，都倾注了周国祥老 师的心血，由衷感谢周国祥老师在学业指导及各方面所给予我的关心以及从言 传身教中学到的为人品质和道德情操，老师广博的学识、严谨的治学作风、诲 人不倦的教育情怀和对事业的忠诚，必将使我终身受益，并激励我勇往直前。 同时，真诚感谢计算机学院的全体老师，他们的教诲为本文的研究提供了 理论基础，并创造了许多必要条件和学习机会；感谢单位的领导和同仁们，在 我课程学习和论文撰写期间，给予我的大力支持。 感谢所有的同学给予的帮助。 作者：杨琦 2 0 0 8 年5 月2 8 日 第一章绪论 1 1 研究背景与意义 在高校，教务管理工作是高校管理中的关键环节，直接影响到学校的办学 质量和社会声誉，而教务管理系统是为教务管理服务的，是教务管理中的重要 的基础组成部分，本文的研究背景即是一所职业技术学院的教务管理系统。 近几年来高校教学管理体制和学生培育机制不断改革，高职院校获得了大 力的发展，办学规模不断扩大。目前高等职业技术院校普遍采用了教学管理系 统来应对学校规模的不断扩张所带来的成倍增加的教学管理工作量。 教学管理系统的发展经历了两个阶段，第一阶段是从原来手工操作转向单 机单项业务管理系统，如单一的成绩管理系统，排课管理系统； 第二阶段是 集成系统阶段，随着校园网的发展，部分信息实现了联网，形成了初步的集成 管理系统【1 】。教务管理系统是一个综合性的系统，由学校多部门联合操作，中 间涉及到大量的业务流程。而目前的系统由于没有将过程与业务相分离，即使 业务没有变化，而只是改变业务处理的流程，都必须修改整个程序才能满足实 际需求，致使软件缺乏必要的灵活性，而且复用性不高。另外，高职院校的办 学特点使教务流程的变化更显现出动态多交性，因此，教务办公系统应该具有 适应这些变化的灵活性。而工作流技术为我们开发具有灵活性的系统提供了强 有力的技术支持，将工作流技术与教务管理系统结合可以很好地克服这些缺点。 工作流，用活动及活动之间变化的过程表示的业务流程，教务管理系统即 是由一系列的业务流程组成，我们可以将工作流技术引进教务管理系统。结合 了工作流技术的教务管理系统可以得到如下改进： 灵活设置业务流程，为过程重组提供支持； 提高教学管理的规范化程度； 缩短业务处理周期，通过更好的规划工作流程，并行执行相互独立的活动， 减少文档的传递时间。 1 2 国内外研究现状 目前工作流技术的研究正日益受到人们的重视，许多大学和研究机构都开 展了很多研究项目，取得了重要的研究成果，对工作流技术的发展做出了贡献。 在国外，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和异常情况的处理由位于服务器层的 工作流机完成。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己经 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 1o w m a r k ，u l t i m u s ， o n m i d e s k 以及i 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 i n o n o t e s 在我国工作流产品市场上占 有最大的份额，最近又推出了l o t u sr 5 中文版，l o t u sr 5 在继承d o m i n o n o t e s 的基础上增强了企业电子商务应用工作流自动化开发平台和标准w e b 应用服 务器等三大核心技术；m i c r o s o f t 出台的s i t es e r v e r3 0 升级版t a h o e 增强了文 件管理工作流x m l 文件版本控制和样片出版，结合了m i c r o s o t 的s q l 和 e x c h a n g e 某些核心技术的p o l a rs e r v e r 可提供协同工作流和文件跟踪等功能。 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，每一家公司的产品都具有自己的特色和功能j 。 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 服务仍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，而使其在应用中受到限制。在国 内，工作流技术被列为国家8 6 3 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w w w ，j 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还有待改进，使得该产品离实 际应用还存在较大差距。清华的工作流管理系统结构上分为两个部分，工作流 引擎部分作为w i n n t 的一个服务程序在后台运行，其它部分统一在一个工作界 面上的前台运行，它包括用户角色组织的管理、流程模板的定义、流程实例的 启动、运行状态的控制、系统运行状态的监控等，并且在此工作台上包括了客 户端任务的生成，根据不同的用户所拥有的权限来控制用户的操作功能，这种 构架带来的优点是系统结构简单、开发容易、操作界面统一，其缺点是扩展性 较差。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。后来又推出了京华e x o a2 0 0 0 办公自动化 系统、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京华 e x f l o w 、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火 焰山等 8 1 。 但是这些公司的产品主要集中在办公自动化方面，在企业关键业务如集成 制造、知识协作等方面还做的不够，且这些工作流软件的开发平台大多是采用 国外公司的工作流开发平台，自主知识产权的含量不高。随着计算机应用技术、 网络技术和通信技术的发展，信息系统向着集成化的方向发展，作为信息系统 的主流技术工作流管理系统具有良好的发展前景，加强其组织创新能力和 业务管理水平具有巨大的现实意义。 1 3 研究内容与方法 本文结合当前比较流行的工作流引擎j p b m ，主要研究了工作流技术及 其在教务管理系统中的开发。主要包括以下研究内容： 2 ( 1 ) 工作流技术的基本理论研究； ( 2 ) 基于p e t r i 网的工作流建模方法的研究，建立了基于p e t r i 网的教务管 理系统过程模型； ( 3 ) 教务管理系统的构架设计； ( 4 ) t 作流技术在教务管理系统的应用； ( 5 ) 在i p b m 工作流引擎支持下，教务管理系统中流程的设计与实现。 1 4 论文的章节结构 第一章绪论 本章介绍了论文的背景和意义，以及当前国内外的研究现状。 第二章工作流理论基础 本章介绍了工作流的起源和基本概念，描述了w f m c 的工作流参考模型， 并指出了当前工作流的存在问题和发展趋势。 第三章基于工作流的教务管理系统 本章介绍了高校教务管理的特点，建立教务管理系统的原则和目标，教务 管理系统的功能描述，重点介绍了工作流在高校教务管理系统中的应用和意义。 第四章教务管理系统中的工作流模型 本章对教务管理系统中的工作流模型进行分析，利用p e t r i 网建立系统的过 程模型，同时将对系统关联的组织模型和资源模型进行阐述。 第五章基于工作流的教务管理系统的实现与应用 本章介绍了教务管理系统的功能模块，阐述系统的开发环境，设计系统基 于工作流技术的数据结构，最后重点介绍了基于j b p m 工作流引擎技术在系统 中的具体实现。 第六章结束语 本章是全文的总结，并提出了系统下一步工作的构想。 第二章工作流理论基础 2 1 工作流概念的起源 工作流( w o k f l o w ) ，即为用活动和活动间的变化过程表示的业务流程。其概念 起源于生产组织和办公自动化领域。它是针对日常工作中有固定流程的活动而 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 规则和过程来执行这些任务并对它们进行监控，达到提高办事效率、降低生产 成本、提高企业经营管理水平和企业竞争力的目标。 传统的计算机管理信息系统主要功能是信息处理、事务处理和决策支持。 这些系统通常适宜主机一终端方式运行，用户通过终端运行位于主机上的应用 程序来实现信息处理的电子化和自动化，适用环境较简单，提供功能不全面， 性能与系统结构不先进。八十年代中期，f i l e n e t 、v i e w s t a r 等公司率先开拓了 工作流市场，将图像扫描、复合文档、结构化路由( s t r u c t u r e dr o u t i n g ) 、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( 包) ，这便是早期的工作流管理系统。比较典型的f i l e n e t 于1 9 8 4 年推出的w o r k f l o w 商用系统，v i e w s t a r 于1 9 8 8 年推出的v i e w s t a r ，i b m 于1 9 8 8 年推出的i m a g e p l u s t 4 | 。 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i n t e r n e t 的普及，集中式的信息处理转变为大规模的异构分布式信息处理。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 务流程自动化执行的必要工具。工作流技术进入一个崭新的发展阶段，人们从 更深的层次、更广的领域上对工作流展开研究。1 9 9 3 年工作流管理联盟 ( w o r k f l o wm a n e g e m e n tc o a l i t i o n ，w f m c ) 的成立标志着工作流技术进入相对 成熟的阶段。 目前，在全球范围内，对工作流技术的研究以及相关产品的开发进入了更 为繁荣的阶段，文件管理系统、数据库、电子邮件、移动式计算、i n t e r n e t 服务 等技术都被容纳到工作流管理系统中，工作流应用领域已扩展到电子政务、电 子商务、企业重组等多个领域。 2 2 工作流的定义 工作流至今没有统一的定义，不同的研究者和公司从不同的角度出发都可 以得到不同的定义，以下给出几个比较典型的工作流定义【4 j ： 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执 行者之间进行传递与执行。 g e o r g a k o p o u l o s 给出的工作流定义是：工作流是将一组任务( t a s k ) 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 4 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 由一个或多个软件系统协作完成。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。 p e o p l e s o f t 公司给出的定义是：工作流是一个用来实施经营过程的机制。 i b ma l m a d e n 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的应用程序。 基于以上的工作流定义，我们可以得到这样的结论，工作流是由计算机支 持或自动处理的业务流程的执行过程。在工作流概念下实现业务过程集成与业 务过程自动化的集成机制是通过定义不同任务及相互关系的工作流模型( 也称 为过程模型) 来实现的。 2 3 工作流管理系统概念 工作流管理联盟给出的工作流管理系统的定义为：工作流管理系统是一个 软件系统，它完成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。工作流管理系统是为工作流的执行提供运行环 境，定义、执行和管理工作流的软件系统。它与工作流执行者( 人、应用) 交 互，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。很大程度上工作流管 理系统为企业的业务系统运行提供了一个软件支撑环境，所以有人称工作流管 理系统是业务操作系统( b u s u n e s so p e r a t i n gs y s t e m ，b o s ) ”j 。 工作流管理系统主要提供三大功能： ( 1 ) 建立阶段功能：主要考虑工作流过程和相关活动的定义和建模功能，利 用一个或多个建模技术和工具，完成实际的经营过程到计算机可处理的形式化 定义的转化。 ( 2 ) 运行阶段的控制功能：在一定的运行环境下，执行工作流过程，并完成 每个过程中活动的排序和调度功能。运行阶段的控制功能相当于现实世界与模 型世界的桥梁，根据模型来调度一个过程中不同任务并且激活相应的人或程序。 过程控制由工作流引擎来实现。 ( 3 ) 运行阶段的人机交互功能：实现各种活动执行过程中用户与应用程序之 间的交互。一个过程的任务通常需要参与人员使用一定的应用程序或者涉及信 息处理操作。如果要在不同的任务之间传送信息及其它数据，或者要激活某个 应用程序，就必须不断的与过程控制软件交互。 图1 1 给出了工作流管理系统三个主要功能之间的关系。 2 1 工作流管理系统三个主要功能关系图 2 4 工作流管理系统构架 2 4 1 工作流管理系统的体系结构 工作流管理系统能够在信息技术的支持下实现基于人工和计算机活动的业 务过程的自动化，它可以实现不同自动化程度( 人工操作、半自动化、自动化 过程) 的规范化业务管理功能，具有良好的适应性。随着对工作流产品需求的 不断扩大，许多公司纷纷推出了不同的工作流产品。但是这些产品从术语的定 义和使用、系统的设计到应用之间的接口规范上都存在较大差异，导致产品间 的互操作困难。为了实现不同工作流产品间的互操作，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( w a p i ) 等方面制定了一系列标准。图 1 2 为w f m c 提出的工作流参考模型的体系结构图【4 】。 6 1 弓l 蹦卅过程定义 被解释、弓i 用 ”“1 i 缝织角色 一 r 1 4 模型数据 。、 场臻翳 豳维护。 制数据l 调用。 卜一 l x耢黝獭锄 引用l 工作流i 溺 一 l 引擎i 工作流 豹缀蒯 m 一 执季亍服务i7 奉 、罂 土撵级 i t l 、 ( s 7 。 t 杜氛韶l 王作漉 71 士军袱 捆关数据 渺 j 。生乞。1 i r 交互 应 监强臀璎 t 曼囤q 一 谨埋负翰叩勰 调用 应用 豳毵磊焉；豳 毳麓隧塑! ：坌型搦豳 图2 2w f m c 工作流参考模型的体系结构图 从上图可以看出，工作流管理系统体系结构由三类构件组成。 ( 1 ) 软件构件：完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现，由过程定义 工具( p r o c e s sd e f i n i t i o nt 0 0 1 ) 、工作流引擎( w o r k f l o we n g i n e ) 、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 ) 、任务表管理器用户接口( w o r k l i s th a n d l e r & u s e r i n t e r f a c e ) 等组成，其中工作流引擎是工作流管理系统的核心部分； ( 2 ) 系统控制数据：工作流管理系统中的一个或多个软件构件使用的数据； ( 3 ) 应用与应用数据：对于工作流管理系统来说，它们不是工作流管理系统 的组成部分，而是属于外部系统和数据，它们被工作流系统调用来完成整个和 部分工作流管理的功能。 2 4 2 工作流参考模型 为了规范工作流技术标准，19 9 4 年w f m c 发布了工作流参考模型 ( w o r k f l o wr e f e r n c em o d e ) ，参考模型给出了一个工作流管理系统的基本组成， 并定义了工作流管理系统中各个组成部分之间的接口，其结构如图2 2 所示。 甲 件黝燃构制鼎件控产软统留系外 豳口口 丌 - 【作流锗理 i 舅， 重量耍 接口l 土 蟊西汉i 爵爵鬲要1 接口4 工作流客户 应用 其它工作流 执行服务 图2 3 工作流参考模型 由上图可以看出，一个工作流管理系统主要由五部分组成，并定义了五个 接口。这五个模块分别为：过程定义工具、工作流客户应用、工作流引擎调用 的应用程序、工作流执行服务和工作流管理工具。各个模块的主要功能如下： ( 1 ) 过程定义工具：即建模工具，完成对业务过程的建模，分析各个过程和 活动的关系，活动转移发生的条件以及各个活动要完成的任务，最后生成过程 定义以供计算机执行。 ( 2 ) 工作流客户应用：主要是对工作项进行管理的客户应用程序。包括对客 户的操作进行响应，修改工作项的状态，向工作流引擎提交数据等。一 ( 3 ) 工作流引擎调用的应用程序：主要用来实现活动实例要实现的功能，被 工作流引擎调用，把执行结果返回给工作流引擎。 ( 4 ) i 作流执行服务：该部分是工作流管理系统中最重要的部分，提供工作 流实例的运行环境。 ( 5 ) 工作流管理工具：为管理员提供一个管理接口。 参考模型中各接口的功能描述如下： 接口l ( i 作流过程定义输入输出接口) ：用于实现过程定义工具同工作流 执行服务之间的交互。 接口2 ( 客户函数接口) ：用于实现用户同工作流执行服务的交互操作，这是 最主要的接口规范。 接口3 ( 激活应用程序接口) ：用于实现外部同执行服务的交互。 接口4 ( i 作流执行服务之间互操作接口) ：为不同的工作流系统之间的互连 提供标准。 接口5 ( 系统管理及监控接口) ：用于实现过程管理监控工具同执行服务之间 的交互。 2 5 工作流存在问题和发展趋势 2 5 1 工作流存在问题 尽管工作流发展速度很快，但是工作流还存在一些问题，从实际应用来看， 远没有达到人们预期的水平。工作流在以下几方面存在问题： ( 1 ) 底层设施不成熟：好的工作流应用产品需要底层通信基础结构提供安 全、高效、容错、可靠的分布式计算环境，但是目前的应用在这一点上还不能 完全满足用户的要求。 ( 2 ) 标准问题：不同厂商提供了不同的建模、流程定义、实现标准，使异构 系统的协同工作异常困难，用户很难实现系统之间的互操作。尽管工作流管理 联盟给出了建议性标准，但是目前还没有一件产品能够完全实现这些标准。 w f m c 提出的标准想要达到像关系数据库模型( 如结构化查询语言s q l ) 那样的 程度还需要走很长的路。 ( 3 ) 实现的复杂性：工作流管理系统在企业中应用是一个复杂的实施过程， 目前的工作流产品为任务完成提供的帮助能力有限，同时工作流系统的实施也 会对企业原有的管理制度造成一定的影响。因此，企业需要完善相应的管理体 系，才能使工作流管理系统最大程度地发挥作用。 ( 4 ) 系统的安全性：目前的工作流管理系统对系统运行中出现的并发访问和 异常错误缺乏正确和可靠的支持。工作流实例在运行时有可能多个活动同时访 问共享资源的情况，各个活动在数据操作上相互重叠。为保证系统能够正常运 行，必须要进行并发控制( c o n c u r r e n c yc o n t r 0 1 ) ，防止出现“脏数据”等现象。另 外，当工作流在执行过程中出现非正常中断时，如何恢复数据并保持数据的一 致性也是需要解决的问题。目前大多数工作流产品在这两方面的性能还有待进 一步增强。 ( 5 ) 性能问题：目前大多数工作流产品无法满足企业每天处理上万个，甚至 每小时处理几千个业务的需求。 ( 6 ) 工作流技术的不成熟性：目前没有一种工作流产品或原形系统能够在过 程执行的可靠性与一致性方面达到与关系数据库管理系统同水平的功能。尽管 这样的要求与实际应用相比有些过高，但是只有这样才能使众多用户有信心对 原先基于其它应用技术实现的核心业务流程转为基于工作流的重组k j 。 工作流的不成熟性具体表现在以下几个方面： ( 1 ) i 作流模型描述：缺乏一种能够支持过程定义、过程演进以及过程分析 的形式化数学模型。 ( 2 ) t 作流执行：缺乏一个标准化的集成框架来支持对企业常用的分布式应 用的集成。 ( 3 ) i 作流仿真：工作流的仿真目前尚处于一种近乎空白的状态。 2 5 2 工作流技术的主要研究问题 目前，工作流技术研究的主要目的有两个：一是为工作流的发展解决理论 9 上存在的问题，探讨工作流模型和语义的形式化表示方法；二是从工作流实现 技术的角度探讨利用先进的技术提高工作流管理系统的性能和可靠性。 ( 1 ) 为工作流的发展解决理论问题 过程建模理论和方法：研究如何清晰、准确地表示实际应用中的过程， 特别是研究如何以形式化的方法表示过程建模。 模型验证和模型仿真问题：研究从理论上如何验证所建立的过程模型不 存在死锁问题，以及如何评价所建立的模型的性能和优化模型的方法，这对企 业经营重组问题的研究和实施企业经营过程重组具有重要的意义。 分布环境下资源协调和任务优化调度策略：研究在大范围的分布式环境 下，在资源有限和任务时间约束情况下，如何优化系统中任务执行的顺序和资 源的分配方法。 过程模型与其它模型集成的方法：在描述一个企业和一个应用领域的问 题时，仅有过程模型是不够的，还需要有功能模型、信息模型、资源模型、组 织模型，甚至经济模型和决策模型等的配合，模型的集成可以完成一个企业或 一个应用领域的全部描述。 ( 2 ) 工作流管理系统实施上的问题 分布式工作流机的实施问题：工作流机往往需要运行在一个分布式环境 中，这就需要分布式技术的支持。c o r b a 技术和w e b 技术的广泛应用为工作 流的分布式应用提供了广泛的前景。 异常处理和错误恢复问题：工作流系统不仅能在正常情况下使用，更重 要的是要能够处理各种异常情况，并在某个节点发生错误时不至于使整个系统 崩溃。 融入事物管理概念：在工作流管理中融入事务管理的概念和模型方法可 以显著的提高工作流管理系统处理大规模业务应用的能力。 应用集成问题：工作流管理系统本身是一个完成过程建模和过程管理的 软件系统，但是，为了在企业的实际业务应用中的得到有效应用，必须和企业 已有的或购买的其它实现业务应用的软件实现集成，通过集成来提高整个企业 的应用水平和应用效率【2 3 1 。 ( 3 ) 工作流的发展趋势 分布式工作流：工作流管理系统从支持单个工作组环境开始，现在逐步 提高到企业级的功能需求，这样单个工作流程就要允许跨越广域网上的多个服 务器和客户端，通过并行计算，资源共享、分布操作使其可扩展性、客观理性 得以充分体现，但是需要考虑分布式系统的安全性和客户操作性。 工作流中的移动计算：目前w f m s 体系结构大都集中在c s 模式，易引 起网络拥塞和资源瓶颈，在支持移动计算的分布式工作流系统环境下，移动客 户只需周期性地与工作流服务器建立连接，接受工作任务或提交工作结果，从 1 0 而减轻系统和网络的负荷，提高远程办公的效率。多a g e n t 、移动a g e n t 技术 为工作流管理的移动计算提供了强有力的支持。 工作流的互操作：互操作的研究主要包括两方面，工作流模型的互操作 和工作流系统的互操作。微观层的模型互操作包括研究单个模型内或多个模型 间的活动客户操作性，以及如何检测、分析产生的冲突，并提供可行的解决方 案；宏观层的系统互操作则包括系统内部协议定义、程序接口、数据共享的互 操作，以及工作流系统如何嵌入到其它业务系统中或实现与其它异构系统的连 接，工作流互操作是工作流管理技术目前研究中的一大难点。 基于w e b 的工作流：支持w e b 的优势不仅在不需要安装特定的客户端 软件，而且便于系统资源的统一管理。目前的产品还仅限于允许在浏览器中初 始化和控制工作流。随着将来更多技术的支持，在i n t e r n e t 上包含多个w w w 工作流服务器的跨企业的工作流系统必将成为现实【3 2 | 。 2 6 本章小结 本章首先介绍了工作流的起源和定义，接着分析了工作流管理系统的功能 和结构，描述了w f m c 提出的工作流参考模型，并指出了当前工作流存在的问 题和发展趋势。 工作流是由计算机支持或自动处理的业务流程的执行过程，工作流管理系 统是为工作流的执行提供运行环境，定义、执行和管理工作流的软件系统，主 要由五部分组成，分别为：过程定义工具、工作流客户应用、工作流引擎调用 的应用程序、工作流执行服务和工作流管理工具。而目前作流技术研究的主要 目的有两个：一是为工作流的发展解决理论上存在的问题，探讨工作流模型和 语义的形式化表示方法；二是从工作流实现技术的角度探讨利用先进的技术提 高工作流管理系统的性能和可靠性。 第三章基于工作流的教务管理系统 3 1 教务管理系统概述 3 1 1 高校教务教务管理的特点 教务管理工作是指学校管理人员按照一定的教育方针，运用先进的管理手 段，组织、协调、指挥与指导各方面人员的活动，以便高效率、高质量地完成 各项教学任务，完成国家所制定的教育目标 2 】。高校教务管理，特别是高职院 校教务管理工作，有以下几个特点： ( 1 ) 高校教务管理的重要性 高校教务管理是高等学校教育工作的一项重要内容，是整个学校管理的核 心和基础。首先，教务管理水平的高低直接决定了学校教学资源的利用率。只 有高水平的教务管理，才能对学校有限的教学资源进行统筹安排和合理配置， 提高教师、教学场地、设备仪器等资源的利用率，最大限度地发挥各类资源的作 用。其次，教务管理水平的高低直接决定了学校培养人才的质量。只有高水平的 教务管理，才能保证高校教学活动正常运转，保证高水平的教学质量，并在学 生发展过程中提供有效的监控和帮助，以确保学生沿着正确的方向达成目标。 ( 2 ) 高校教务管理的复杂性 高等学校作为教学和科研的场所，其根本任务是培养人才。在高校的人才 生产中，不管是作为重要资源之一的教师，还是作为产品的学生，都具有个体 差异性和主观能动性。在教学过程中彼此间会相互影响和相互作用。因此，高 校的教务管理相比普通的经营过程管理，更为复杂。 ( 3 ) 高校教务管理的灵活性 高等院校，特别是高职院校，必须能敏锐地依据市场需求状况和学科发展 形势，合理灵活地制订各专业人才的培养目标，及时调整办学模式，深化教学改 革。这也使得教务管理必须向多元化、多样性趋势转变。 3 1 2 教务管理系统的原则和目标 ( 1 ) 设计教务管理系统应遵循的原则【3 j 规范化标准化原则。在开发系统前，必须制定和完善各级教务管理制度， 理顺各部门各层次的关系，明确各环节的业务要求，规范各类数据的代码，统 一各种报表文件的格式，保证系统在一个规范和标准的模式下运行。 系统性整体性原则。开发系统必须从全局出发，在功能上必须覆盖教务 管理工作的各个方面，各环节数据之间形成有效的连接，尽量避免手工操作。 信息资源共享性原则。系统应充分依托网络，为访问者提供各种相关信 息，实现信息资源的高度共享，不仅为学生、教师提供便利的信息查询服务， 也可方便地为学校学生管理、财务管理等部门提供相关数据。 通用性可扩展性原则。系统不仅应具有良好的通用性和兼容性，有开放 1 2 的友好的接口，可方便地与其它系统连接。而且，还应具有可扩展性，当具体 的管理政策、业务流程发生变化时，系统可方便地调整，适应各种变化。 严密性安全性原则。教务管理涉及的数据要求具有较高的保密性，系统 必须具备权限设置、身份认证、访问控制、日记纪录等功能，防止信息泄露或 被恶意入侵破坏，同时，系统还应具备安全的后备支持能力和可靠的灾难性恢 复措施，以保证教务管理数据的可靠保存和系统的稳定运行。 ( 2 ) 开发教务管理系统目标 通用性和全面性：教务管理系统要适应全校各级部门和用户需求，同时 包含排课、成绩、学籍等教务管理各环节内容。 异地使用：教务管理系统包含校园网入v i 和i n t e m e t 网入口，不管用户 在家中还是其它任何地方，只要能够通过使用w w w 浏览器进入本系统主页， 就可查询系统的信息，若有信息使用权限，还能够获取更多的信息。 权限控制：系统对不同用户( 如各系教务秘书、任课教师、学生) 设定不同 权限，允许用户在其有效的权限范围内进行信息浏览、输入、输出等操作。严 格区分管理员和用户的权限，只有管理员才能对系统中的数据进行编辑；而各院 系教务秘书只能对其所拥有的信息进行编辑；一般用户则只能对其所拥有的信 息进行浏览。 安全控制：系统应用先进的数据流加密等网络技术，同时采用集中的安全 控制机制，建立操作授权和用户口令体系。同时建立完备的日志、增量备份、 累计备份、定期备份制度。 流程设置：教学改革不断深化必然导致教务管理内容不断更新，这与系 统运