（计算机应用技术专业论文）基于xpdl的工作流建模研究与实现.pdf

夫透理 ：大学矮- b 学袋论文 摘要 工作流系统成功的关键在于向其输入的工作流的质量。因此，工作流建模成为当今工 作流研究的一个热点问题。 工 乍流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，w f 溉) 将整个工 乍流系统分成两个 阶段，过程设计与定义除段( 又称创建除羧) 帮过程实翻亿与整毒l 除羧( 又称运行除段；。宅l 建阶段的功熊主要完成经营过程的计算机化定义，即过程建模工作。虽然工作流技术是实 现业务过程自幼化的核心技术，但是工作流管理系统解释执行的是工作流模型，从而工作 渡建禳戆舍理戆是关系至l 提簿企监戆信惑诧稷度、运孬效搴以及核心嶷争力匏重要溜素。 本文首先综述了当前工作流管理技术的发展，对工作流的相关概念进行了详细地介绍。 接着，深入到工作流建模方面，仔细研究了基于有向图、形式语言、p e t r i 网等技术进行建 模的饶缺点，在此基础上，结合w f m c 提融的接口l 规滚年珏w f m c 发商的x p d l 标准，具体研 究了采用x p d l 德述工佟流模型薛强蹙。然羼，结台上述熬理论骚究，设计帮实魏了个基 于m v c 体系结构的工作流建模工具( w f m o d e l b u i l d e r ) ，它最大的特点是能够以圈形的方式 熙示工作流模型、以x p d l 的格式保存工中# 流模型，从而j 既方便用户利用工作流技术为企业 遴行翌务建攘， 曩便于工俘滚鹾受在异鞠涎工箨浚管璎乎台上实麓。魏努，w f o d e l b u i l d e r 还能够从一定程度上对工作流模型进行验证，包括完熬的语法验证、结构验证、简单的语 义验证。 最后，文中提出了一萃巾对工作流模型进行结构验证的有效方法，该方法采用图论中 誊自图领域鹣裙关算法对王佟滚模鍪进行结魏验证，并给塞了一秘扩疑有岛强邻接矩簿 的机制对工作流模型中容翁出现的非法结构进行有效的检查。w f m o d e l b u i l d e r 就是采用 这种方法来谶行工作流模溅的结构验证。 关键词：工住流；过程定义；模型验证；x p d l 大连理工大学硕士学位论文 t h er e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fw o r k f l o wm o d e l i n gb a s e do nx p d l a b s t r a c t t h eq u a l i t yo fw o r k f l o wi n p u ti n t ow o r k f l o ws y s t e mi sk e yt ot h es u c c e s so ft h e i m p l e m e n t a t i o no fw o r k f l o ws y s t e m t h e r e f o r e ，w o r k f l o wm o d e l i n gh a sg r o w nt ob eo n eo f t h em a j o rr e s e a r c ht o p i c si nt h ea r e ao f w o r k f l o wm a n a g e m e n t w o r k f l o ws y s t e mi sd i v i d e di n t ot w os t a g e sb yw f m c ( w o r k f l o wm a n a g e m e n t c o a l i t i o n ) ，w h i c ha r ep r o c e s sd e s i g n & d e f i n i t i o n ( b u i l dt i m e ) a n dp r o c e s si n s t a n t i a t i o n & c o n t r o lf r u nt i m e ) b u i l d t i m ef u n c t i o n sm a i n l yc o m p l e t et h ec o m p u t e r i z e dd e f t n i t i o no f b u s i n e s s p r o c e s s ，i e p r o c e s sm o d e l i n g a l t h o u g h w o r k f l o wt e c h n o l o g yi st h ec o r e t e c h n o l o g yo fb u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n ，w h a ti sr e a l l yi n t e r p r e t e da n dr u nb yw o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e mi sw o r k f l o wm o d e l s ot h er a t i o n a l i t yo fw o r k f l o wm o d e l i n gi sav e r y i m p o r t a n tf a c t o rw h i c hc o n c e l t l st h ei m p r o v e m e n to fc o r p o r a t i o ni n f o r m a t i z a t i o n ，o p e r a t i n g e f f i c i e n c ym i d c o r ec o m p e t i t i v ee d g e i nt h i sp a p e r ，f i r s ta no v e r v i e wo fw o r k f l o wm a n a g e m e n tt e c h n o l o g yi sg i v e na n d w o r k f l o wc o n c e p t sa r ei n t r o d u c e d a n dt h e nw eg od e e pi n t ow o r k f l o wm o d e l i n ga n dm a k ea c a r e f u ls t u d yo ft h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fw o r k f l o wm o d e l i n gb yd i r e c t e dg r a p h ， f o r m a l i s m p e t r i n e ta n ds oo n b a s e do nt h ew o r ka b o v e ，w i t hi n t e r f a c e1 a n dx p d l ( x m l p r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g e ) s t a n d a r di s s u e db yw f m c ，w er e s e a r c ht h ea d v a n t a g eo f d e s c r i b i n gw o r k f l o wm o d e lw i t hx p d l l a t e ro n ，b a s e do nt h et h e o r e t i c a lr e s e a r c ha b o v e ，w e d e s i g na n dr e a l i z e aw o r k f l o wm o d e l i n gt o o lb a s e do nm v cr m o d e l - v i e w c o n t r o l l e r ) a r c h i t e c t u r e ( w f m o d e l b u i l d e r ) ，w h i c hi sm o s tc h a r a c t e r i z e db yd i s p l a y i n gw o r k f l o wm o d e l b yg r a p h sa n ds t o r i n gw o r k f l o wm o d e li nx p d lf o r m i nt h i sw a y ，i ti sn o to n l yc o n v e n i e n t f o ru s e r st om o d e lb u s i n e s sp r o c e s sw i t hw o r k f l o wt e c h n o l o g y b u ta l s oe a s yf o rw o r k f l o w m o d e lt on mi nah e t e r o g e n e o u se n v i r o n m e n t ，b e s i d e s ，w f m o d e l b u i l d e rc a na l s od o w o r k f l o wv e r i f i c a t i o nt os o m ee x t e n t ，i n c l u d i n gc o m p l e t eg r a m m a rv e r i f i c a t i o n ，s t r u c t u r e v e r i f i c a t i o na n ds i m p l es e m a n t i cv e r i f i c a t i o n a tl a s t ，a l le f f e c t i v em e t h o df o rw o r k f l o ws t r u c t u r ev e r i f i c a t i o ni sp r e s e n t e d t h i sm e t h o d u s e ss o m er e l e v a n ta l g o r i t h m si nt h ea r e ao fd i r e c t e dg r a p h st od ow o r k f l o wv e r i f i c a t i o n a n d am e c h a n i s mo fe x t e n d e dd i r e c t e dg r a p ha 蜘a c e n c ym a t r i xi sm a d et oc h e c kt h ei n v a l i d s t r u c t u r ew h i c ho f t e no c c u r si nw o r k f l o wm o d e l s w f m o d e l b u i l d e rj u s tu s e st h i sm e t h o dt o d ow o r k f l o wv e r i f i c a t i o n k e yw o r d s ：w o r k f l o w ；p r o c e s sd e f i n i t i o n ；m o d e lv e r i f i c a t i o n x p d l 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导t i l t h 导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：二刚 大连理t 大学硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工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，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名： 导师签名 彩l 州 篮整 型年上月j 生日 夫连骧工大攀臻学建谂文 弓l言 近几年，工作流技术的研究稀应糟b 弓陡! 了许多研究人员和技术人员的蒋遮熏税。 像计算机支持的协同工作、袭单传递、协作系统和办公自动化这然概念很早就已经提融， 但国子实现技求葶羹瘟焉领域麓辍刳一褥被虢搁。骢辫意挂裁微瓿豹蛰及，努毒式勰络遵 谶积监务过糕嚣蕴菝术黪发展，使褥遮韬将或舞疆实。当今，垒照兹燕模不凝扩大， 信息资源藤以惊人的速度在不断增长，筒对这样一个昴构、分布、松散耦合型的计算环 境、虚拟组织、分布决策，以及客户服务器结构，分布式处理技术( w w w 、c o r b a 、o l e 、 j 矗锻等) ，秃不蓑示蓑以薅零一楚、豢串酌嫠惠凳联方式鳃鎏络。实疆这一韵，饕燕要 建立一个楣关任务能| 三 裔效的集中管联方式执行的彝枣鼋分布式执行环壤，由藏工作流管 理系统应落而生。 工 乍浚技术馋为现代企妓蜜现过稷管理与过程控制麓一项关键技术，茭企嫂竣务过 程援供了一个胰援墅建立、警理妥运行、分辑戆突熬挺絮：藏时，王露瀛管璎系绫遴过 囊集成化、客户操作的软件工具为遗个樵架提供了全谳的支持。 目前，工作流技术的研究与应用程我豳尚处于起步阶段，虽然已经有不少的研究人 受获各个精菠开袋了王露浚秘关菝术瓣赣究，餐是，蠢美王终滚警瑗技零骚究帮痰薅中 的许多关键技术秘处予探索阶段，尤箕怒在工作流建攫以及模型验证鞠遂上还蹩耩对逝 较薄弱的环节。 本文静瀵点照黠工佟濂逡嫫戆研究与实现，除了仔细硪究基于露良圈、形式潺富、p e t r i 瓣等按末避行建旗弱魏缺点，运势褥了灏疼步 两蓊浚 亍嚣工痒滚穗搂二其，在就蒸礁主， 结含w f m c 提出的接口1 规范和w f m c 发布的 ( p d l 标凇，具体研究了聚用x p d l 描述工作流 模烈的好处。接潜，在上述的集础上设计和实现了一个基于c 体系结构的工伟流建模工 其掰翻e l b u i l d e r ) ，该工是最大豹褥煮楚链够戳圈澎戆方式显示王终流搂墼、淡x p d l 豹 格式保存工俸流模鳌，钛磷蕊方便尾户零l 麓工作滚技术为企韭遘行濂务建模，也馁予工俸 流模型在异构的工作流管理平台上的实施。 最后，在传统豹基予p e t r i 网进行工绍瀛模型结构骢证敷爨础上，提出了净申辩工 律浚模型避行续搦验涯静肖效方法，该方法采爰图谂中鸯两嚣领域瓣穗关冀法辩王俸滚 模溅进行结构验证，并绘出了种扩展有向图邻接瓶阵的机制对工作流模型中餐易出现 的非法结构进行肖效的棱粪。这一理论研究已应用于w f m o d e l b u i l d e r 的工你流模型结 捷验汪模块。 程刚：基于x p d l 的工作流建模研究与实现 1 工作流技术综述 1 1 工作流的提出 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和管理，达到提高办事效率、降低生产成本、 提高企业的管理水平和核心竞争力【l j 。实际上，自从进入工业化时代以来，有关过程的组织 管理和流程的优化工作就一直在进行，这是企业管理的主要研究内容之一，只不过在没有 引入计算机信息系统的支持以前，这些工作都是由人工来完成的。在计算机网络技术和分 布式数据库技术迅速发展，多机协同工作技术目益成熟的基础上，于2 0 世纪8 0 年代中期 发展起来的工作流技术为企业更好地实现经营目标提供了先进的手段。1 9 9 3 年工作流技术 的标准化组织一工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a li ti o n ，w f m c ) 的成立标志着工 作流技术在计算机应用研究领域之中被明确地划出了自己的一席之地，相应的概念和术语 也得到了人们的承认。 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，现代企业的信息系统的分布性、异构性和自治性的特征越来越显 著，相应的企业信息资源也分布在异构的计算机环境中，信息源之间的连接表现出松散 藕合的特点，这样的信息系统环境简称为h a d 环境( 异构、自治、分布) 。企业物理位置 的分散性和决策制定过程的分散性特征日益明显，对日常业务活动的信息需求日益提 高，c 1i e n t s e r v e r 体系结构和分布式处理技术( c o r b a 、w w w 、o l e 、j a v a 等) 的广泛应 用，都说明了这样的事实：集中式信息处理的时代即将成为过去，取而代之的将是大规 模的异构分布式信息处理与应用执行环境。在这种大规模的分布式环境下高效运转相互 关联的任务，并且对执行的任务进行密切监控已成为一种发展趋势。目前，在全球范围 内，对工作流的技术研究以及相关产品的开发已经进入了更为繁荣的阶段，更多更新的 技术被集成进来了，文件管理系统、数据库、电子邮件、移动计算、i n t e r n e t 服务等都 已经被容纳到工作流管理系统之中。工作流产品的市场也以每年两位数字的速度迅猛增 长【2 】。时至今曰，工作流管理技术已经成功地运用到图书管、医院、保险公司、银行等 行业，然而它更为重要的应用还是工业领域，作为支持业务经营过程重组( b u s i n e s s p r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b p r ) 和经营过程自动化( b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n ，b p a ) 的一种手段，工作流技术的研究应用日益受到学术界和企业界的重视。许多大学和研究 机构也致力于工作流技术的进一步发展，开展了一系列的研究项目，取得了显著的成果。 大连瑾王大学瑗士学谴论文 1 2 工作流舄正作流管理系统 1 2 工作漉蠡馨定义 1 9 9 3 年工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，w f m c ) 的成立标杰着工 作流技术开始避入相对成熟的阶段。为了实现不同工 乍流产品之间的互操作，w f m c 在工 俸滚管理静鞠关术语、髂系结构班及王俸流应嚣壤程援叠( w o r k f l o wa p p l i c a t i o n p r o g r a mi n t e r f a c e ，w a p i ) 等方面制定了系列的标澈。 十多年来，不同的研究者和工作流产晶供应商分别从不同角度对工作流提出了不同 数定义。到基懿为止，工，f 乍滤镪没有完全绫一约定义。以下绘密一篓露代表性的建义供 参考： 工作流管理联盟的定义【剐：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，文耥、信息或任务能够在不同的执行者之间传递、执行。 i b ma l m a d e n 磷究中心绘出懿定义嘲怒：工终滚是经营过程熬一耱诗篓瓠纯瓣表示 模泌，定义了究成整个过程所需要的各种参数。这些参数包括对过稷中每一个步骤的定 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 要救瘟强程序。 g i g a o r o u p 酌定义f 2 】：工作流是经营过程中可运转髂部分，包韬任务的顺序戳及由 谁米执行、支持任务的信息流、评价与控制任务的跟踪、报告机制。 p e o p l e s o f t 公司的定义【1 ：工作流是个用来实施经营过程实践的机制。 o e o r g a l ( o p o u l o s 给窭懿工作滚定义爨【l l ：工终流熬穗一缝经务( t a s k ) 缝缀越来凳咸 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 多个软件系统究成，也可以由一个或一组人完成，还可以由一个或多个人与软件系统协 作完残。饪务豹鳆发颞序翻皴发条 牛爆采定义著实现任务豹熬发、锫务熬同步积馆患漉 ( 数据流) 的传遂。 文献给出的定义是：工作流是一种反映业务流稷的计算机化的模型，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 绫虢行匏韭务模澄。 上述这些对工作流的定义都是采用非形式亿的语富对工作流进行描述，虽然备不相 同，但基本上都达成了这样的一个共识；工作流是经错过程的一个计算机实现，而工作 滚管理系统则怒这一实现的软 孛环境。这热工终流的定义分别反映了经营过程如下几个 方蕊酶闯题，帮经营过程是行么( 由哪些添动、任务缀戚，也就是缭鞫上的定义) 、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 程刚：基于x p d l 的工作流建横研究每实现 来傲( 人或者计舅机应用程序，也就是组织角色的意义) 、做得怎样( 通过工侮流管理系 统进行监拣) 。 1 2 2 工僚滚餐璞系统瓣定义 在明确了工作流基本概念的基础上，下颟介绍工作流管理系统的定义。 w f m c 给浅的关于工作流管理系统的定义是啊：工作流管理系统楚一个软件系统，它 宠或工雩# 滚豹定义窝警纛，磬按照奁诗葵援中预先定义好戆工伟漉逻媾接进王雩挈滚实翻 的执行。 逶豢，王传浚管理系统臻运孬在一个袋多个豁为工终淡瓿熬软传上豹，瑙子定义、 实现和管理工作流运行舱套软件系统，它和工作流执行者( 人、应用) 交互，推进工作 流实铡的执行，并监控工作流的运孳亍状态p l 。在这攫需要强调的怒，工作流鬻瑾系统不 是众业的业务系统，在被大的程度上，工作流管理系统为企业的业务系统的逡行提供一 个软件支撵环境，菲常娄儆予单个计冀瓤上豹揉佟系统，只不适工佟流管理系统支撵韵 蕴霆比较大、环凌魄较笈杂嚣已，掰以，也煮人称工馋滚警联系绞为韭务操终系统 ( b u s i n e s so p e r a t i o ns y s t e m ，b o s ) 。在工作流管理系统的支撑下，通过集成舆体的业 务应鼹较搏鹈操作人员熬舆嚣操作，方黪够很好建宠成瓣金堑缀鹫过程运行豹支赫。甄 以，工作流管理系统在一个企啦或部门的经营过程中的斑用过程楚一个业务鹰用软件系 统的集成与实施过程。 虽然不同的工作流管理系统具有不同的应用范阑和不同的实施方式，但它们进是有 缀多共同的特征。胰密较嵩鹬层次来接象缝考察工作漉鬻理系统，露黻发褒搿鸯嚣工作 流籍理系缓郄掇袋鼠下三转功能： ( 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。在这个阶 段，割爱一个或多令建摸技术与工具，完戏实嚣的经营避程到诗冀枫可处理懿澎式纯定 义的转化。 ( 2 ) 运行阶段的控涮功雏：在一定貔运行繇境下，执行工豫浚遮耩，并究威每个过 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。 它解释已经创建赂的工俸浚模型，帮羧据援翟来| _ | 鼙发个过程中不同豹任务荠基激活穗 应黪a 或应爝趣廖。过骥控铡实骣上由稼为工终浚萼i 擎豹软件骥块蓉完成。 ( 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= ；蔓程麴任务通常蔻虫参与人爨遇避使用一定的应用程序( 如投表生成器) 或者涉 及信息处瑷澡作( l l 如录入些数据) 。如果要在不嘲的任务之间传送控制信惑以及其它 数箍，或纛簧激活菜个应蠲程序，藏必须不断的与遗稷控毒l 软 串交互。 大连理1 。大学硕上学位论文 图1 1 给出了工作流管理系统三个主要功能之间的关系。 图1 1 工作流管理系统三个主要功能之间的关系 f i g 1 1r e l a t i o n o f t h r e ep r i m a r y f u n c t i o n s o f w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m 工作流技术并非强调业务过程的全面自动化和完全不需要人的参与，而是将重点放 在对工作流中任务的自动跟踪与监控，并对任务执行的条件和任务间的信息流进行明确 的定义，从而实现业务过程的高效运转，并能够在最大程度上实现业务过程的应用。工 作流技术能够支持企业实现“在适当的时间把适当的信息传递给适当的人”的要求。另 外，工作流管理实现了业务逻辑和应用逻辑的分离，这种分离使得两种逻辑可以独立修 改，而且同一个任务逻辑也能够在不同的过程逻辑中实现重用。 1 2 3 工作流管理系统的体系结构 工作流管理系统的体系结构给出了抽象的工作流管理系统的功能组成部件和结构， 它能够满足工作流管理系统和产品应该具有的主要功能特征，可为实现工作流产品之间 的互操作提供公共的基础。 从图1 2 可以看出，工作流管理系统主要由三类构件组成： ( 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。 ( 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。 糍剿：基于x p d l 终王雩# 藏建模磷究与实现 ( 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 郝分，嚣是援于外部系统秽数据，它们被工圣# 滚系统调建来完成熬令积部分工作流营理 黥功能。 嘲软肄晦肄 j l 癸蘩产蠡濑撼 口i 系藕毅趣黻纛 图1 2 工作流管理系统的体繇结构 f i g 1 2a r c h i t e c t u r eo f w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s m m 1 2 4 工作流参考模型 工作流技术的应用，不论是从用户的角度来看，逐是从开发煮的角度来看，都需要 一令遥矮戆标准，按照拣滚滚决定一个工 擘滚管理系绞应该包含戮鍪蕴藏帮分，套聱分 威提供哪些标准的服务。熬于通用标准开发出来的工作流管理系统才能满足需求。在这 大连理上大学联学整论文 种背景下，1 9 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 e n c em o d e l ) b 2 1 ，它详 缨撰述了工撂浚系统翡有关缀念，著在蓥乏旗疆土绘出了王终漉管理系统鹣主要缀成都 分、各部分酶功能及相互之闽的接口【珏l ，如雷1 3 所示。 图1 3 工作流参考模型 f i g 1 3w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l 工俸瀛参考模墅中各缀成部分满足了系统瓣体系绫搦中懿功靛瑟求，这垂藏不并赘 述，以下介绍工作流参考模型中涉及到的几种数据： ( 1 ) 工作流控制数据( w o r k f t o wc o n t r o ld a t a ) ：工作流执行服务工作流引攀通过 内帮豹工终滚按期数据亲辨蟋每令过程实镶或活动实铡熬状态。这臻数据由王馋溅魏嚣 服务工作流引擎进行控制。用户、应用稔序或其他的工作流执行服务工作流弓l 擎不能 对其直接进行读写操作，它们可以通过向工作流执行服务工作流引擎发送消息请求来 获德工作流控制数据的内容。 ( 2 ) 工俸滚稳关数菇( w o r k f l o wr e l e v a n td a t a ) ：工终流管理系绫透过工俸流稽关 数据来确定过稷实例状态转换的条件，并选择下一个将疆执行的活动。这些数据可以被 穗阐：基予x p d l 的工薛流建棱研究与实瑰 工作流应用程序访问并修改。因此，工作流管理软件需疆在活动实例之间传递工作流相 关数据。 ( 3 ) 工律漉碰用数掇( w o r k f l o wa p p l i c a t i o nd a t a ) ：这种数撼是媸那些出照用程序 操作的数据。它们是针对应用程序的，是企业完成具体的业务功能所需要的数据，如产 品结构数据、定单数摄等。工 乍流管理系绞无法墩不需要对它们进行访问。 3 工传涟的研究肉餐及方向 1 3 1 研究现状 放工作滚饕毽靛获嚣秘稷胃餐磁，工襻流謦壤翳褫念早在a 十每我褪虢融提积，餐 髭，由予潞时计算枫技零发矮貔# 蕤铡，一畿未裁褥到宠分发展。鲞剩最近几年，髓蓑诗 簿梳技术和瓣络按术的迅猛麓震港及薛隧蓿市场竞争静灏澍，窳藏辩提高惫产震爨、缡 娥生产周期等盼强烈要浓，艇撂工作滚管理成为企救爨嬲研究锻城的热门落题，掰b p r 委是健述了王露滚黪菠装。袭整赛备魏，将辩是在敬灏露l g 美，灞蕊密丈爨裔美互终滚 磷究酶公镯鞍缀缆，丽功髓备异酶王律流静理产赫鼹蔼多爨吞诗。工作滤褥毽不仪霹菇 瘩翔在镊嚣、爨黢、法箨黻笈行政礁关等办公垂确往矮城， 蠹噩稳强撵逶黧予较箨开发 迄程管理戳疑工馥器稻露遗镁域。辩搴孛遍熬表凌：王豫流餐莲将会对下筑静镑慧系统 产生重丈影酶”j 。 工作流技术在初期主辫内工作流产品开发公捌推动其发展，髓潜在实际应用中不断 联簿赵静豹羧襞；王掺浚技术逐澎缮剿了入镯充分艇熏凌。嚣对予工佟流产蕊奄场嚣繁 荣，工俸流榴关的疆论研巍弼显得有些滞后，但怒，许多大学和礤黧枫构鄱融经开展了 缀多礴究颈露，并彀褥了众多斡磷究袋蒙，对工 乍漉技术鹣发灏傲爨了贡献。在工 擘流 技术研究中，比较蓿名的商i b m 公司a l m a d e n 研究中心的e x o t i c a 、佐治溉大学计算机 系磷究开发酌m e z e o r 、并i 蕊溢及m e n t o r 等研究颈稳溺。 在重辩上，已经爨骥了较多酌王终流鞠关产鼹，劳褥割了鞍为广泛豹艨用，簿个产 品都具有定的特点聊。魄较典型瓣膂： o 时，c 2 获 得托肯，因而活动b 将执行；当x o 时，c 3 获得托肯，活动c 将执行。由于从图中可 以明确地看出分支中的哪一个活动将被执行，因而被称为“显式或分支”。在这里b 与 c 的选择结果是由活动a 决定的，也就是说，当a 执行完毕后，b 与c 哪一个将被执行 也就确定了。 图2 5 显式或分支的条件选择组件 f i g 2 5e x p l i c i to r - c o n d i t i o n - s e l e c t i v ec o m p o n e n t ( 4 ) 循环组件：循环组件用来定义需要重复执行多次的活动，它用一个“显式或分 支”的执行原语，如果2 6 所示。 在图2 6 中，b 是被反复执行的活动，而c 可以理解为一个起控制作用的任务，用 来检验b 的执行结果，以决定是把托肯移到c 4 还是移回c 2 。如果托肯被移到c 4 ，则b 不再被执行，而是继续推进流程进度；如果托肯被移回c 2 ，则b 将被重复执行。 一般来讲，循环并非是一种最优的执行逻辑，因为对于整个过程来讲，重复执行同 一个任务对于过程的进展是毫无贡献的。然而在实际情况中，循环却又是不能忽略的， 2 0 大连理工大学硕士学位论文 比如，由客户填写的表格不符合要求，经过有关人员的检查后，需要客户重新填写，这 就是一个常见的循环过程。 图2 6 循环组件 f i g 2 6i t e r a t i v ec o m p o n e n t 2 5 4 工作流网的触发机制 工作流网准确地区分了活动的使能与活动的执行两种状态。被使能的活动要真正被 执行，必须具备相应的触发机制。触发机制可以理解为一种使被使能的活动进入执行状 态的外部条件，通常分为四种类型： ( 1 ) 自动触发：活动被使能的同时就被触发。这种机制一般用于那些通过应用程序 来自动执行、不需要与人进行交互的自动型活动。这类活动一旦被使能，就开始执行。 ( 2 ) 人工触发：活动的执行通过执行者从工作流任务管理器提供的工作流任务列表 中选择工作项来进行触发。在工作流管理系统中，每个活动执行者都有一个自己的工作 流任务表，表中列出了该执行者可以执行( 己被使能) 的活动实例。当执行者选中某一工 作项去执行时，活动就被触发。 ( 3 ) 消息触发：由系统外部的消息( 事件) 来触发活动的执行。比如，电话、传真、 e m a i l 的到达等。 ( 4 ) 时间触发：由控制时间的定时器来触发使能的活动。这对于那些需要在预定的 时间或给定时间间隔要求来执行的活动是必不可少的。比如，某一结算活动必须在下午 五点钟才可以开始执行；又如，在温室控制系统中，启动加热器的动作必须是在加热器 上次停止加热工作的1 0 分钟后才能够执行。 这四种触发机制将被用于工作流网的定义中，在每一个活动的上方，都会标有相应 的记号，以指明该活动是通过哪种触发机制来执行的。 25 5 工作流网的优缺点 工作流网建模方法本质上是一种使用p e t r i 网技术来进行工作流定义的方法。由于 采用p e t r i 网技术，因此工作流网具有以下三个主要优点： ( 1 ) 既具有图形化描述方式的直观性，又具有形式化的语义。 程刚：基于x p d l 的工作流建模研究与实现 ( 2 ) 基于状态而不是基于事件的建模方法，使工作流网具有描述复杂过程逻辑的优 势。 ( 3 ) 能够继承使用p e t r i 网强有力的分析技术与手段。 但是仔细分析，我们发现工作流网在工作流建模上也存在许多不足，这主要体现在： ( 1 ) 基于工作流网的工作流模型在实际运用中存在许多困难，由于工作流网系统节 点太多，而状态空间的状态数又随着节点的增加呈指数关系增长，使得对复杂系统的分 析非常困难。 ( 2 ) 基于工作流网的工作流模型在描述能力上还有待进一步提高和改善，其中有一 点就是不能支持动态性，而动态性是应用中不可避免的，如组织结构的改组，引进新的 应用系统，员工的招聘和解雇等。这种不足是由于网结构、变迁的谓词( 前置条件和后 置条件) 以及和变迁关联的工作都是在工作流建模的时候确定造成的。 ( 3 ) 开发基于工作流网的工作流模型的执行系统还有许多技术的不足，因此这种方 法还没有与之相对应的执行系统，不能直接利用优化后的模型对过程进行有效的控制和 管理，其建模、分析与模型的实施相脱离。 大连理1 = 大学硕士学位论文 3 基于x p d l 的工作流模型 3 1x p d l 简介 w f l d c 为工俸滚系统翩定了5 类功髓按口l ”】，其中接翔i ( 遥耩定义输入输交接口) 包含了一个用于描述工作流过程定义的公共元模型，以及过程定义间进行相互转换的 x i d ls c h e m a f l 啦。 我们w 以用各种不同的工具来分析、建模、描述业务过程。瓶使用工作流过程定义 接墨辑定义熬公共交换格式，爵戮实瑗瑟令不圈系统闻工终滚过程定义黪稳互转亿。 接口1 为开发和运行环境之间提供了形式上的分离，可以用建模工具产生过程定义， 势嚣这个过程定义霉鞋鼹予多令工 乍渡产黠。由建摸工曩产生约王馋渡过疆定义胃骧疆 不同的工作流运行系统所解释。基于公共转换格式的过程定义还可以在这嫫系统间相互 转换，扶惩实现过程定义熬分裹存罐。 为了提供一个公共的方法来访问和描述工作流定义，w f m c 制定了一个工作流过程定 义元模型，在元模型中给嫩了过程定义经嚣周到的一些实俸，并必这些实体制定了冬释 不同的属饿。以元模型为湛础，利用公共转换格式和特定工具可以对模型进行转换。 使用不同的工具对工 乍流模激进行扩展，是x p d l 的一个关键特性。x p d l 不霹支 持所有工舆的附加属性。依靠一系列有限的描述工作流过程定义的实体，x p d l 可以支持 一些不同的扩展属性处理方法。 x p d l 是一个通用豹稻架，这也是x p d l 的一个重要特性，这个框架可阻支持开发者 的特殊使用目的，而对外液现形式却相同。工作流建模工具的实现和它的外部接阴可以 独立开发，因为不管你是如何实现静，采弼仟么鬻形籀逡( 状态潮、活动闺、工作流网 等) ，只要外部接口符合x p d l 规范，那么就可以保持相同的表示形式。 3 2 过稳定义内部转换 过程定义，又豫工终滚模型，它是怼王终滚的疆象表示，羁楚慰一令企监懿攮务滚 程的抽象袭示。过程定义由各种活动以及相互之间的网状关系组成，标识了过程的开始 秘结束，并且包含了个钵行为豹信息，比麴各个参与者、与i t 棚关的应髑程序和数撂 等等。 过程定义提供了对一个过程进行充分撼述的环境，它可以实现如下功能： 在过程定义阶段，可以作为建立和控制过糨实例的模板 实现过程的模拟和仿真 作为监控和分析定义过程的基础 程刚：基于x p d l 的工作流建模研究与实现 实现文档编制、可视化和知识管理 过程定义可能会涉及到子流程，子流程是单独定义的，是整个过程的组成部分。 最初的过程定义必须包含一个最小实体、属性集。这个最小实体、属性集是过程运 行所必须的。这个最小集中的一些实体和属性将被过程的所有实例继承。 在过程定义相互转换的问题上，接口1 规范使用了x m l 1 5 1 作为过程定义的相互转换 的机制。x p d l 制定了一个公共的转换标准，可以实现内部转换格式和公共转换标准的相 互映射。 根据不同的需求，可以利用不同的机制在系统间进行数据转换。无论在什么情况下， 过程定义都必须表示成基于公共的对象、关系、属性集的一致性形式。图3 1 描述了过 程定义转换的原理。 呈 簸对蓉，撼l 哇筋器义薅使用 嚣入，霉搿暴 图3 1 不同类型过程定义的转换 f i g 3 1c o n c e p to f t h ep r o c e s sd e f i n i t i o ni n t e r c h a n g e 天连璎王失学硕士学往谂文 3 3 元模型及其实体 葳工终流系统的参考模整可黻看蹬，接口l 是关于过程定义黢麓能。因舞程实际瘟 用中，人们会使用各种各样的工具来对工作流进行建模，过程定义接口定义了一个公共 的交换格式，使得不同产牖的工作流定义可以实现模型转换。这个接口还实现了工作流 戆定义与执抒糕个不嚣验段酌分离，霞缮工终滚愆定义工具与羲行工具相互猿立，麸菜 一个定义工凝中建立的工作流模型可以作为多个不同的工作流弓 擎腑输入。 为实现接口1 这一特性，w f m c 定义了一个工作流过程的元模溅，实际上就鼹对一系 列元模型实体进 亍描述。所有的工作流模型都是对邋个元模型进行表达。如图3 2 给出 了这个标准懿元模型蚕。 隧i 羔型引用扩靛蘼中扫g 函数与i 薹秣 圈3 2 元模塑及其顶艨蜜体 f i g ，3 2m e t a - m o d e la n di t st o pl e v e le n t i t i e s 元模型描述了过程定义所需要的上层实体，并融为过程定义划分成相应的过程模 翟、在不嚣熬过程定义与模型孛交叉经羯公共定义数疆提供了多方嚣翡按定。下嚣裁结 合图3 2 其体介绍在元模黧中所定义的上层实体。 程刚：基于x p d l 的工作流建模研究与实现 3 3 1 过程定义 过程定义实体为过程中其它实体提供上下文信息。过程定义实体作为一个过程容 器，为过程管理( 创建日期、创建者等) ，或者过程执行( 初始化参数和优先级、检查时 限、通知参与者等) 提供相关数据。过程定义详细说明了构成工作流的元素，包括活动、 转移、应用程序和相关数据等实体的定义或者声明。属性既可以作为管理相关数据被说 明，也可以作为运行时数据被说明，还可以作为b p i r 或者工作流过程模拟数据被说明。 一个工作流过程定义可以作为一个典型的子流程来运行。在这种情况下，参数可能 会定义过程的属性。 如果工作流过程定义中包含输入参数，并且参数不是通过子流程调用方法来初始化 的，那么这样的工作流定义是本地化的。在这样的环境下，与过程定义实例有关的、在 参数表中的所有工作流相关数据都要被初始化为默认值。如果工作流相关数据不作为输 入参数来传递或者不被初始化成默认值，那么结果是不确定的。同样，当一个子流程非 法终止时，没有返回任何值给调用过程，结果也是不确定的。 3 3 2 活动 过程定义由一个或多个活动组成，并且每个活动都包含整个过程中的一个逻辑的、 自包含的工作单元。一个活动代表一个需要由一些相关资源处理，或者由计算机应用程 序处理的任务。有些信息是与活动相关的，例如：活动是否自动由工作流管理系统开始 或者结束的信息、当发生资源抢夺时活动的优先权是否高于其它活动的信息。活动使用 过程定义的相关数据需要详细说明。 一个活动可以是一个子流程，在这种情况下，这个活动是一个特定的、分离的过程 定义的执行容器，这个过程可能在相同的工作流引擎上执行，或者在远程工作流引擎上 执行( 通过参考模型中的接口4 ) 。过程定义允许在子流程中包含其自己的活动定义、资 源和应用程序等的分配( 即使这些是从父流程中继承而来) 。使用输入输出参数可以实 现必要的工作流相关数据在调用与被调用过程间进行交换( 在需要返回值时返回) 。 有的活动或许是一个区块活动，负责执行一个活动集，或者对转移与活动进行映射。 活动集中的活动、转移共享过程的名称空间。 还有的活动是虚活动。虚活动是一个活动骨架，不执行任务处理( 因此，不需要为 其分配资源和应用程序) 。虚活动主要负责在输入转移和输出转移之间进行判断，选择 路由。 大连理工大学硕士学位论文 3 3 3 转移 活动瓣通过滤程控裁蕊释( 转移蕾患) 稽互联系超来。每个转移帮煮三个基本的震 性：源活动、目标活动和转移条件。从一个活动到另一个活动的转移可能需要转移条件 ( 鼹来判叛转移是孬可戬遴萼亍) ，毽可能不霈要转移条斧。转移哥麓产生一个连续瓣活动 序列，也可能产生一系列活动的并行执行。一个转移离开一个活动的相关信息( 离开动 馋) 以及这令转移遴入另一个活凌瓣条l 孛( 遴入动佟) ，聱在摆应豹活动孛送行定义。裹 开动作是当一个活动要结柬、转移蕞发生时在转移的源活动中被处理，进入动作鼹当一 个转移要缎素、嚣舔活动要开始黪在转移熬基标瀵韵中被处理。遴过“蛮开动终”怠“进 入动作”，可以把与单线程或同步执行的过程实例的工作流控制作为相关活动的一部分 进行管理，露且遥2 够保黧转移的艇单路囊分配功能。一个转移的范围鼹限于包禽这个 转移及其相关活动的过程定义。 复杂的转移，是不能通过上述提到的三个基本属性以及离开、进入动作表示清楚的。 复杂的转移需要由虚活动来构造，虚活动作为一些活动的中间步骤，可以犯一些离开动 作和进入动作连接在一起。使用带有虚活动的基本转移实体，可以实现任意复杂的路由 绪构。 3 。3 ，4 参尚者 参与者描述了在过程定义中备个活动的执