（计算机软件与理论专业论文）基于柔性的工作流管理系统的研究.pdf

山东大掌硕士学位论文 摘要 工作流技术是进入9 0 年代以后计算机支持的协同工作领域的一个新的研究热 点，工作流管理技术作为一种过程建模和过程管理的核心技术，可以与其他应用系 统有效地结合，生成符合企业需求的各种业务管理系统，如办公自动化系统、项目 管理软件、p d m 系统、c r m 系统、e r p 系统等。然而，随着i n t e m e t 技术的飞速 发展，传统工作流管理越来越不能适应现代业务流程管理的需求，主要表现在缺乏 柔性和互操作性，难以支持动态的和跨组织的工作流程。因此，研究具有柔性的工 作流管理技术对于实现企业的流程整合、电子商务以及政府的电子政务都有着重要 的意义。 工作流管理系统是将实际的业务过程转化成某种计算机化的形式表示，通过调 用有关的信息资源与人力资源来协调工作流中的各个环节，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。它为企业和政府部f 3 仓 l 造了良好的协同工作 环境。 该文对支持企业经营过程重组的工作流管理体系的结构、运行机制和实现技术 进行了系统的研究。本论文首先介绍了工作流管理技术，接着通过介绍几个比较有 影响的工作流研究项目，总结在新的应用和技术背景下工作流技术发展趋势，以及 新一代工作流管理系统的特性，提出了一个开放的、具有良好柔性的工作流管理系 统结构及功能设计。研究了一个基于x m l 和a s r n e t 技术的工作流管理系统的实 现方案，该解决方案对系统配置要求简单，有效地降低了工作流管理的实施成本。 针对企业过程管理对工作流管理系统的新需求，系统设计中采用了基于w e b 的工作 流访问方式，支持异地办公和虚拟工作组等新工作组织形式，实现了基于w e b 的图 形化实时监控界面，为工作流管理操作提供了直观的工具等。这些措施很好的增强 了系统的灵活性和易用性，使系统具有较高的实用价值。 与传统的工作流管理系统相比较，本文提出的柔性工作流的柔性主要体现在以 后几个方面： 实现了图形化的工作流过程定义与过程实现相分离； 过程定义以x m l 描述，并能实现不同的工作流产品的工作流定义实现模 型交换； 过程模型支持多种工作流模式，增强了工作流过程的语义描述； 山东大学硕士掌位论文 支持虚拟工作组等新型的工作组织形式，支持动态的跨组织的工作流程： 采用了基于图形化的监控界面，实现了对工作流的动态控制。 关键词：工作流计算机协同工作经营过程重组w e bx m lc i m s a b s t r a c t w o r k f l o wt e c h n o l o g yh a sb e e nan e wh o t s p o ti nt h ea r e ao fc o m p u t e rs u p p o r t e d c o o p e r a t i v ew o r ks i n c e 19 9 0 a sac o r et e c h n o l o g y , w o r k f l o wt e c h n o l o g yi se f f e c t i v e l y i n t e r g r e t e dw i t ho t h e ra p p l i a n c es y s t e mt os a t i s f yt h ed e m a n do f a l lk i n d so fb u s i n e s s m a n a g e m e n ts y s t e m s u c ha so a 、p m s 、p d m 、c r m 、e r pa n ds oo n h o w e v e r , w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n to f i n t e m e tt e c h n o l o g y , t r a d i t i o n a lw o r k f i o wm a n a g e m e n tc a r t _ ta d a p t t ot h en e e do fm o d e mb u s i n e s sm a n a g e m e n t t h e yd o n t p r o v i d ee n o u g hs u p p o r tt o d y n a m i c a n d i n t e r - o r g a n i z a t i o n b u s i n e s s p r o c e s s e d b e c a u s e l a c k i n ga g i i i t y a n d i n t e r o p e r a b i l i t y c o n s e q u e n t l yi t i sv e r yi m p o r t a n tl o s t u d yt h ew o r k l o wm a n a g e m e n t w i t hf l e x i b i l i t yf o ri m p l e m e n t i n ge - c o n l l t l e r c ea n de - g o v e r n m e n t w o r k _ f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m s ( w f i v i s ) t r a n s f o r m p r a c t i c a l b u s i n e s s p r o c e s s e s i n t oc e r t a i n c o m p u t e r i z e df o r m sa n di m p l e m e n t a u t o m a t i o no f b u s i n e s s p r o c e s sb ym e a n s o f s e q u e n c i n gw o r k a c t i v i t i e sa n d i n v o k i n ga p p r o p r i a t e h u m a na n di n f o r m a t i o nr e s o u r c e s a s s o c i a t e dw i t ht h e s ea c t i v i t i e s t h e yo f f e rn i c ee n v i r o n m e n tf o rc o o p e r a t i v ew o r k s i nt h i sp a p e r , w e s t u d yt h ea 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 t e m 、r u n n i n g m e c h a n i s ma n di m p l e m e n tt e c h n o l o g y t h i s p a p e rb e g i n s w i t ht h ei n t r o d u c i n gt h e w o r k f l o wt e c h n o l o g y , t h e nc o n c l u d e st h en e wt r e n d e n c yi nt h eb a c k g r o u n do fn e w a p p l i c a t i o na n dt e c h n o l o g ya n dt h ef e a t u r eo f n e w g e n e r a t ew o r k f l o wm a n a g e m e n t s a n d a d v a n c e sf lk i n da r c h i t e c t u r eo f w o r k f l o w m a n a g e m e n t w i t ho p e n e s sa n df l e x i b i l i t y w e i m p l e m e n t e dt h es y s t e mb yx m l a n da s p n e tt e c h n o l o g y t h i ss o l u t i o nd e p l o ye a s i l y a n dd e c r e a s et h ec o s to fi m p l e m e n t t h i s s y s t e ma d o p t sw e b b a s e dt e c h n o l o g ya n d s u p p o r t st h e w o r ki nt h ed i f f e r e n t p l a c ea n d v i r t u a lt e a m w o r ka n di m p l e m e n tt h e c o n t r o lt i m e l y 、“mg r a p h i c sm o d e t h e s ew a y se n f o r c et h ef l e x i b i l i t yo f s y s t e m a n dh a v e h i g h l yp r a c t i c a lv a l u e s c o m p a r e d w i t ht r a d i t i o n a l w f l v l s ，f l e x i b i l i t y i nw o r k f l o w m a n a g e m e n t w i t h f l e x i b i l i t yw h i c h i sa d v a n c e di nm y p a p e r , m a i n l yr e p r e s e n ts u c hw a y s a sf o l l o w s ： i m p l e m e n tt h ea p a r t m e n to fg r a p h i cw o r k f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o na n d p r o c e s s i m p l e m e n t i n g ； d e s c r i b et h ep r o c e s sd e f i n i t i o nw i t hx m la n dr e a l i z et h em o d e li n t e r c h a n g e 山东大掌硕士学位论文 a m o n g d i f f e r e n tw o r k f l o w p r o d u c t ； s u p p o r tm a n y k i n d so fw o r k f l o wm o d ei np r o c e s sm o d e lw h i c he n f o r c e s e m a n t i c d e s c r i p t i o no f w o r k f l o wd e f i n t i o n ； s u p p o r tv i r t u a lt e a m w o r ka n ds u p p o r t st h ew o r ki nt h ed i f f e r e n tp l a c ea n d v i r t u a lt e a m w o r k ，a n dd y n a m i ca n d i n t e r - o r g a n i z a t i o nb u s i n e s sp r o c e s s e d ； a d o p tt h eg r a p h i cc o n t r o li n t e r f a c ea n ds u p p o r tt h ed y n a m i ct h ec o n t r o lo f w o r k f l o w k e y w o r d s ：w o r k f l o w 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 w e bx m lc i m sc s c w 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：i 圭盎望日期：塑生生= 垒 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权山东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，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：氆诬导师签名：强垒舀 日期： 加牛、年 山东大学硕士学位论文 1 引言 本节简要介绍了工作流技术的发展及国内外研究的现状，简要介绍了基于柔性 的工作流管理系统应具有的特点，并对课题研究的内容和意义进行了说明。 1 1 工作流技术的起源与发展 八十年代初级，在p c 机尚未作为信息处理工具而出现的时候，纸张是各行各 业中进行日常业务活动所不可替代的载体，包括表单、文件、信函、技术资料等在 内的各类与企业密切相关的文档都是以纸张的形式在各个部门之间传递的”。这种 古老的载体在信息的处理、组织、存储以及查询检索方面都是很低效的。因此，人 们希望出现一种无纸化的、计算机使能的工作环境。一些公司、企业也建立了自己 专用的或者可商品化的表单传递应用系统，通常运行在大型机或小型机上，用于实 现日常表单处理的电子化与自动化，这种系统可以看成是现在工作流管理系统的雏 形。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产品市场，成为最 早的一批工作流产品供应商。他们把图像扫描、复合文档、结构化路由、实例跟踪、 关健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 的集成化的软件，这便是早期的工作流管理系统，比较典型的有f i l e n e t 于1 9 8 4 年 推出的w o r k f l ob u s i n e s ss y s t e m ，v i e w s t a r 于1 9 9 8 年推出的v i e w s t a r 。很显然，这 种增值性质的集成化软件系统为企业简化与重组自己的关键业务流程提供了一种 非常合适的方案；而且，由此我们可以看出，工作流从最初的诞生之日起就是作为 一种面向过程的系统集成技术而出现的，只不过限于当时的计算机发展技术水平， 它所集成的功能较为简单而已。 进入九十年代，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、决策制定的分散性，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 ( c o r b a 、w w w 、c o m 、j a v a ) 的日益成熟，都说明了这样一个事实一集中式信息 处理的时代已经过去、实现大规模的异构分布式执行环境，使得相互关联任务能够 相互协作、并接受密切监控已成为一种趋势。在这种不可抗拒的技术背景下，工作 流管理系统也由最初的创建无纸办公环境转而成为转化企业复杂信息环境，实现 山东大学硕士学位论文 业务流程自动执行的必要工具。这样的一个转变，把工作流技术带入了一个崭新的 发展阶段，使得人们从更深的层次、更广的领域上对工作流展开了研究。 工作流技术的标准化组织工作流管理联盟( w f m c ) 于1 9 9 3 年成立。它的 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分出了自己的一席 之地，相应的概念与术语也得到了人们的承认。在全球范围内，对工作流的技术 研究进入了更为繁荣的阶段，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、移动式计算、i n t e m e t 服务等都已被容纳到工作流管理系统中。据 统计，1 9 9 7 年市场上约有7 0 多种工作流产品在相互竞争，根据不同工作流系统所 采用的任务项传递机制的不同，市场上的多种产品基本上可以划分为四类【1 】：( 1 ) 基于文件的工作流系统一以共享文件的方式来完成任务。这种类型的产品是产生 最早、发展最成熟、最具有多样性的，通常包含有c l i e n t s e r v e r 模式的图像、文 档与数据库管理系统。代表产品有f i l e n e t 的v i s u a lw o r k f l o 、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 。( 2 ) 基于消息的工作流系统一通过用户的电子邮件系统来传 递文档信息。这种类型的产品都实现了与一种或多种电子邮件系统的集成。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 的i n t e m p o 、k e y f i l e 的 k e y f l o w 。( 3 ) 基于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，但是发展迅速，已成为一种最新的市场流行趋势，许多供应商纷纷 开发新产品或者在原有产品的基础上增加对w e b 的支持。代表产品有a c t i o n t e c h n o l o g i e s 的a c t i o n w o r k sm e t r o 、u l t i m u s 的u l f i m u s 。( 4 ) 群件与套件系统一依 据划分标准，这一类产品与前面三种有很大的重叠，但是在这里却有必要把它们 单独分成一类。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 个应用开发环境。代表产品有i b m l o t u s 的l o t u sn o t e s 、m i c r o s o f t 的o f f i c e 与 e x c h a n g e 、n o v e l l 的g r o u p w i s e 。 纵观工作流软件产品由八十年代的萌芽到九十年代的繁荣，我们可以把它总 结为三个阶段：第一阶段，主要为应用于某些特定领域的、相对独立的应用系统， 比如图像、文档管理系统；第二阶段，主要表现为具有底层的通讯基础结构、能 够实现任务协作的应用系统，比如具有消息传递功能的工作流系统：第三阶段， 具有图形用户界面的过程定义工具、用户定义与任务执行完全分离的工作流系统， 山东大学硕士学位论文 其体系结构基本上符合工作流管理联盟所提出的标准结构。经历了这三个阶段的 发展，工作流产品基本上确定了它在计算机应用软件市场上的独立位置。 在工作流这一框架下，比较基本的、主要的研究内容以下几个方面：( 1 ) 工作 流管理系统体系结构的研究；( 2 ) i 作流模型与工作流定义语言；( 3 ) i 作流的事务 特性，研究的目的在于将高级事务处理技术与工作流管理技术相结合，用良好定 义的模型语义与恢复机制来更好地支持企业的经营过程，提高工作流系统的可靠 性与实用性；( 4 ) m 作流的实现技术：包括面向对象技术、异构分布式计算、图形 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、方法：( 5 ) m 作流的仿真与分析方法；( 6 ) i 作流的集成与互操作技术： 研究异构应用系统的集成以及不同工作流系统之间的互操作问题；( 7 ) i 作流与经 营过程重组：研究如何通过工作流系统的实施有效实现企业的经营过程重组。 1 2 国内外的研究现状 国外w f m s 的研究情况 加强工作流管理系统的柔性是近来工作流研究和开发的热点。在动态联盟、电 子商务蓬勃发展的今天，尤其需要强调工作流管理系统的柔性，以便快速响应激烈 的市场竞争引起的变化。国外一些知名的大公司，研究机构投入大量的资金、设立 了许多研究计划，进行柔性工作流技术的研究。下面列举部分具有一定特色。涉及 工作流柔性问题的研究计划和研究现状。 ( 1 ) a c t i o n w o r k f l o w a c t i o n w o r k f l o w 是a c t i o n 技术公司的工作流产品，它采用l a l l g u a g ea c t i o n 方 法进行经营过程建模，支持用户和信息交互。在过程的每个阶段，都要经过信息获 取、用户协商、发现问题，改进模型的阶段。直到本阶段的用户满意为止，然后才 可以进行后续的过程。与传统的工作流产品相比，a c t i o n w o r k sm e t r o 更适合基于知 识的工作流。 ( 2 ) i n c o n c e r t i n c o n c e r t 是来自i n c o n c e r t 公司的开放式的工作流产品，最新版本是 l n c o n c e r t 2 0 0 0 。它采用了面向对象的技术和c s 结构，可以在分布式、多操作平台 山东大学硕士学位论文 和异构网络环境下运行。l n c o n c e r t 面向对象的设计结合了a p i 和语言联编的技术， 增强了工作流系统和其他系统集成的柔性，提高了集成系统的可扩展性。 ( 3 ) t e a m w a r e f l o w i c l 公司的工作流产品t e a m w a r ef l o w 是1 c l 公司r e g a t t a 研究项目的主要成 果。t e a m w a r ef l o w 支持协作计划。其柔性体现在：不需要严格区分经营过程的 计划人员和用户，用户可以用图形化语言建立经营过程的计划。 随着异构数据库、异构操作系统、异构网络之间互操作技术的进步，工作流管 理技术得到了长足发展，关于工作流和工作流管理的基础理论研究、建模方法、企 业应用的研究在蓬勃开展。1 9 9 3 年工作流管理联盟提出了工作流管理系统的参考模 型、规范了有关工作流管理系统的术语，定义了工作流管理系统的结构及其应用、 管理工具和其他工作流系统的接口。 在建模方面，a t l u r i 等提出了基于着色p e t r i 网的工作流建模框架。r e i c h e r t 等 提出支持a dh o c 工作流的框架，其基本结构是一个概念化的图形表示的工作流模 型。该模型在定程序上克服了工作流管理仅支持可重复和可预测的流程的局限， 提高了工作流管理系统的柔性。r o h l o f f 等集成组织设计决策和信息系统的发展，提 出了一种面向对象的企业经营过程参考模型。d e i t e r s 强调企业管理的核心问题是业 务流程模型，并且提出了表现真实的业务流程的工作流模型应具备的条件。g r u h n z a i 指出尽管工作流管理是一个引起广泛兴趣的领域。但真正支持业务流程的工作流管 理系统还很少。大多数的工作流管理系统仅仅支持产生和操纵非过程化的工作流， 如文件和图像。并介绍了一种支持结构化信息的工作流管理方法一f u n s o f 网。 o b e r w e i s 等提出了一种工作流管理系统1 n c o m e w f ，可以支持非结构化、弱结构 化的工作流以及根据工作流的变化进行简单的调整。e d m o n d 等提出了一种工作流 系统框架来提高工作流对变化的外部条件的适应性。r e i c h e r t 等在形式化工作流模 型a d e p t 的基础上，提出了一种最小完备集合，在支持修改运行状态的工作流的 同时保证模型的正确性和一致性。在企业应用方面，欧洲e s p r i t 计划，以w t m s 为核心研究和开发了p r o d n e t 平台的核心部件协作层。该层提供了虚拟企业环 境下，合作伙伴之间的信息联系的功能。 国内w t m s 的研究情况 近年来，国内关于工作流的研究工作逐渐兴起。研究部门主要集中在高等院校 山东大掌硕士学位论文 和科研机构，如清华大学、上海交通大学、东北大学等。清华大学的吴澄、范玉顺 和史美林等分别介绍了工作流管理技术、相关研究项目，总结了工作流技术的发展 趋势，提出了一些需要解决的重点问题。石伟、吴澄、范玉顺讨论了工作流技术在 c i m s 集成平台上的工作流管理模块的实现方法。刘铁铭、范玉顺讨论了在c i m s 集成平台上基于工作流管理方式的应用协作模块的总体设计方法。上海交通大学胡 锦敏、张申生针对动态联盟的应用提出了一种基于过程分解的工作流概念模型、并 设计了一种支持该模型分层递解的工作流管理系统框架。 1 3 目前工作流产品存在的不足 目前工作流管理系统存在着以下方面的问题： ( 1 ) 缺乏互操作性：在工作流管理系统开发的早期，由于缺少统一的标准，大多数 工作流产品之间互不兼容。虽然后来工作流管理联盟提出了一套工作流管理系统的 标准，但是要实现工作流之间无缝的互操作还有相当的工作需要开展。 ( 2 ) 当并发访问和出现错误时缺乏正确和可靠的支持：工作流实例在运行过程中， 可能出现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会相互重叠。 为了保证系统正常运行，必须进行并发控制，防止出现“脏数据”等现象。另外， 当工作流非正常中断时，如何恢复数据的一致性也是需要解决的问题。 ( 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、甚至每小 时处理几千个业务的需求。 ( 4 ) 缺乏对工作流进行分析、仿真和纠错的工具。 1 4 课题研究的内容与意义 同其他标准一样，w f m c 参考模型给出的只是w f m s 的各种功能部分，而没有 给出任务实现的细节，实际构造一个w f m s 时有许多具体的技术问题需要考虑。为 了满足w f m s 向大规模应用发展所需要，针对目前工作流产品存在的不足和随着信 息技术、分布对象技术、i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的发展趋势，本课题提出了基于柔性的 工作流管理系统。 简单地说，柔性表示了w f m s 动态地适应情况变化的能力，广义地讲柔性包括 山东大学硕士学位论文 系统的可重构性、可重用性、可扩展性、动态性及灵活性。柔性是工作流管理系统 发展的基础和关键： ( 】) 柔性是提高工作流管理系统适应能力的基本条件。 对于不同的组织，工作流管理系统要遵守组织内部的规则和配置，要能进行有 效的集成和裁减，以满足不同应用的不同需求。另一方面，目前许多企业面临着事 先计划和实际应用之间的矛盾，面临着“计划赶不上变化”的顽疾。而面对全球化 的竞争环境，市场瞬息变换且难以预料，要求企业能够对市场需求变化做出“快速 响应”。因此研究和运用柔性工作流技术，将为实现动态联盟企业t q c s 的总体目 标，增强企业的竞争实力提供有力的支持。 ( 2 ) 柔性是实现经营过程重n ( b p r ) 的必要条件。 一方面，通讯技术和计算机网络技术的发展，大大推动了新技术在企业中的应 用，促进了经营过程以及组织间协作的变化和改善，引发了经营过程的组织和管理 的变革。另一方面，组织的经营过程在激烈的市场竞争，用户需求的多样化和任务 的多变化的刺激下不断调整变化。为了快速响应过程重组，要求各个组织具有高度 开放性和灵活性的过程管理系统。 山东大学硕士掌位论文 2 工作流与工作流管理系统 2 1 工作流、工作流管理系统定义 不同的研究者和工作流产品供应商从不同的角度给出了工作流的定义。 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 软件系统来完成，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 过程实践的机制。i b m a 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。 从以上定义可知，工作流是经营过程的一个计算机实现，而使用工作流作为经 营过程的实现技术首先要求工作流系统能够反映经营过程的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( 由 人或计算机应用程序，也就是组织角色的定义) ，做得如何( 通过工作流管理系统对 执行过程进行监控1 。 因此，在此基础上工作流管理联盟给出的工作流定义是2 l ：工作流是一类能够 完全或部分自动执行的经营过程，它根据一系列过程定义规则、使文档、信息或任 务能够在不同的执行者之间进行传递或执行。 从以上对工作流的定义，我们可知工作流应该具有如下特点： ( 1 ) i 作流技术是一种自动化技术 工作流与过程自动化有关。工作流根据定义好的规则，在各个过程参与者之 间传递过程相关的文档、信息和任务，以实现过程的总目标。工作流自动处理包括 人机活动在内的过程，通过计算机处理许多原来由人管理的大量的繁琐工作。这样， 可以减少事务处理的时间，极大地提高了工作效率，而且可以避免许多人为的过失， 山东大学硕士学位论文 提高工作的可靠性，因而有助于提高企业( 组织) 的管理水平和提高服务质量。 ( 2 ) 工作流技术是b p r 的使能技术 长期以来，在开发计算机支持系统中，经营过程都是关注的核心。随着市场全 球化和市场竞争的激烈，企业必然面临着经营过程重组，因此要求企业的过程管理 系统能够支持企业过程的快速重构。工作流技术正是以经营过程为核心，被公认为 b p r 的使能技术，采用工作流管理系统是合适的解决方案。 ( 3 ) m 作流技术是一种协作技术 随着动态联盟等企业组织形式的发展，企业在组织形态上具有扁平化、分散化 的特点，使得企业的过程管理从强调由上至下的递阶管理过渡到跨部门、跨组织的 管理。并且跨越部门、企业、组织边界构造经营过程也需要动态联盟的全局目标服 务为了实现t q c s ( t i m e ，q u a l i t y , c o s t ，s e r v i c e ，时间、质量、成本和服务) ，过程管理系 统要实现过程之间共享信息：过程和功能、资源匹配；合理调度过程等功能。工作 流技术作为企业( 组织) 的协作技术，可以有效地把人、信息和应用合理地组织在一 起，发挥系统的最大效能。工作流技术可以使企业实现对经营管理和生产组织的过 程控制以及政策支持，实现动态联盟企业对“在适当的时间把适当的信息传递给适 当的人”的要求。 ( 4 1 工作流技术是一种中间件技术 工作流作为一件中间件技术，将为企业信息的集成，过程集成和应用集成提供 可靠的支持。一方面，w f m s 完成对不同应用之间的协调功能，使企业的应用系统 的管理实现程序化和规范化；另一方面，w f m s 也是企业过程集成和b p r 的必要组 成部分。在建立w f l v i s 后，当需要对现有的生产经营过程进行调整时，用户不必修 改相应的程序，只需要修改相应的工作流模型，并可以在执行前，对工作流进行分 析优化，因此可大大提高系统的柔性和可靠性。再者，对于企业中存在着大量l e g a c y 系统，工作技术可以在不修改l e g a c y 系统具体功能的情况下，有效地集成新的技 术和工作流应用。因此能够降低技术改造的花费，提高计算机支持系统的可扩展性。 为了实现对业务过程的工作流管理。需要相应的软件系统的支撑。此种软件称 为工作流管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) 。根据w f m s 的定义【3 】，工 作流管理系统是“一种在工作流形式化表示的驱动下，通过软件的执行而完成工作 流定义，管理及执行的系统”，其主要目标是对业务过程中各步骤( 或称活动、环节) 山东大学硕士掌位论文 发生的先后次序及同步骤相关的相应人力或信息资源的调用等，进行管理而实现的 自动化。当然此种管理可能会在不同的信息及通信环境下实现，所涉及的范围可以 小至几个人的工作组，也可大到企业与企业之间。 2 工作流管理系统功能模块 一般而言，所有的w f m s 都将包含如下三大功能模块，即建立时功能、运行时 控制功能及同用户及应用程序的交互功能。关于这三大功能的划分及相互之间的关 系，我们可以用图1 表示： 过程设计及定义 建 立 时 运 行 时 过程实例化及控制 同用户及应用的交往 建立时功能 图1工作流管理系统功能模块划分 建立时功能的主要i f l 标是通过某种分析、建模及系统定义手段，将现实世界的 业务过程转化成某种能够被计算机处理的形式化表示。这种形式化表示，称为过程 定义( 也称过程模型) 。过程定义中一般都包含对业务过程中的各个活动步骤的描述， 同这些活动相关的各种计算机或人工操作，以及在各活动之间进行切换的各种控制 规则。过程定义所定义的，实际上就是控制工作流过程执行的各种参数。一种应用 得比较多的模型是“有向图”。这种表示法用一个有向图表示某个业务过程，有向 图中的各种节点表示此业务过程中的各活动步骤，而连接各节点之间的有向边则表 山东大学硕士学位论文 示活动之间的控制及数据流动关系。在各活动中，一般都包含该活动的起始及终止 条件、完成时间上的限制、能够参与些活动中的那些用户或角色、用以完成此项活 动所需要的应用程序及信息资源。有向边表示在满足某种控制条件下( 一般是某种形 式的逻辑表达式) 需要向后续节点传递哪些数据，它实际上描述活动之间的依赖关系 及连接关系。 运行时实例控制功能 主要进行在某个计算环境中工作流过程的管理及各活动步骤之间的状态转换。 运行时控制系统将解释过程定义，完成过程的可操作实例的创建及控制，调度过程 中各活动步骤，为所涉及的用户生成待其处理的任务，并在合适的时机调用有关的 应用程序资源等等。这些服务一般称为“工作流执行服务”，可能通过一个工作流 执行机提供服务，也有可能用到多个协作的工作流执行机。工作流执行机是工作流 运行时控制系统的核心部分，各种过程实例的执行都是由它所负责完成的。 在过程实例的执行过程中，工作流执行服务将维护一组用于控制实例执行的数 据，包括同各过程相关的一些初始状态信息、正在被执行的活动实例信息、检查点 信息及用于系统恢复和重新启动的信息等。这些数据统称“工作流控制数据”，它 们可能是集中维护的，也可能是分布在多个不同的工作流执行机。控制数据与过程 定义及其相关的数据一道，将被用于控制在过程各活动步骤之间的游历，提供有关 活动步骤的启动与终止规则、不同活动的并行与顺序执行选项，以及同各活动相关 的用户任务及应用程序等的信息。 运行时同用户及应用的交互功能 主要完成对工作流实例执行过程中各种活动的处理。在过程实例的执行过程 中，经常需要用户通过某种应用程序，完成过程定义所要求完成的处理与操作，例 如填写一个表单，或使用某个应用程序( 如字处理软件、绘图软件等) 生成新的文档 或处理其他活动传递过来的文档。工作流执行服务也可能需要自动调用有关的应用 对数据进行处理，如将某些数据写入某个数据库系统中、调用某个应用程序对数据 进行某种转换等。在不同的w f m s 中，工作流执行服务所能访问的应用或资源可能 是不一样的，如有些w f m s 可能不提供此种能力，有些可能只能访问本地的应用或 山东大学硕士学位论文 资源，所有这些构成了运行时交互功能的主要内容。 运行时交互功能的一个核心概念是“工作项”。当工作流执行服务发现某个活 动的完成需要用户的参与时，它将会成生一个“工作项”。工作项描述的是处理相 应的任务所需要的全部信息，如待处理的数据、可能用到的应用程序等。w f m s 将 维护一个由所有待处理的工作项构成的“工作项池”。对每一个用户而言，系统都 将为之维护一个待其完成的工作项的清单，这个清单称为“工作项列表”。不同的 系统将采用不同的方式来维护工作项列表。例如，有些系统可能只允许单个用户负 责完成对某个工作项的处理，另外一些系统则可能让多个用户同时处理同一个工作 项；有些系统可能自选决定用户下面该处理哪个工作项，而另外一些系统则可以让 用户自行从他的工作项列表中选择待处理的任务等。 w f m s 一般均提供相应的工作流客户程序，显示用户的工作项列表。用户可以 通过些客户程序，列出需要它完成的所有任务。当用户选定某个任务并对它进行处 理时，客户程序将负责启动相关的应用( 一般是根据过程定义) 并对它进行初始化 ( 例如用从其他活动传递来的数据或过程定义中的初始数据等) 。这些应用程序称 为工作流应用。 工作流应用所生成并处理的数据为“工作流应用数据”。这种数据将只被工作 流应用所处理，但工作流执行服务可能需要将它们在不同的活动所调用的应用程序 之间进行传递。工作流应用所生成或修改的部分数据可能用到活动之间切换条件 的计算以及其他的一些控制操作，这部分数据称为“工作流相关数据”。 2 3 工作流系统参考模型 各种不同类型的系统各有其不同的特点，这就给不同工作流产品的互操作性带 来了很大的不方便性。因此，不论从用户的角度来讲，还是从开发者的角度来讲， 迫切需要一个大家共同遵守的标准；按照此种标准来决定一个w f m s 应该包含哪些 组成部分，各部分应当提供哪些标准的服务。按照此种标准开发出来的w f m s 将能 满足上面提出的要求。在这种背景下，w f m c 关于w f m s 的参考模型应运而生。19 9 4 年11 月2 9 日，w f m c 发布工作流系统参考模型。它详细描述了工作流系统的有关 概念，并在此基础上给出w f m s 的主要组成部分、各部分的功能及相互之间的接口， 山东大学硕士学位论文 如图2 所示1 3 i ： 囤2w f m c 工作流管理系统参考模型 下面对此参考模型作一个简要说明： 1 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) ，这就是建立时功能的主要内 容。过程定义工具与工作流执行服务之问的交互是通过“接口一”( 工作流过程定 义读写接口) 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。 2 工作流执行服务 它借助于一个或多个工作流执行机，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，完成工作流过程实例的创建、执行与管理，如过程定义 的解释、过程实例的控制( 创建、激活、暂停、终止等) ，在过程各活动之间的游 历( 控制条件的计算与数据的传递) ，并生成有关的工作项通知用户进行处理等等， 为工作流程的进行提供一个运行时环境。 工作流执行服务一般由一个或多个工作流执行机提供的。在大型w f m s 中，工 作流的运行时控制可能需要多个工作流引擎共同完成。例如。某个大的工作流过程 中可能包含多个子流程，这些子流程就可以由另外的工作流执行机来提供运行时控 制环境，甚至这些子流程可能需要其他异质的工作流执行服务来完成。为实现有效 的互联，需要定义互联模型、互联一致性级别及操作元素集。这些将构成“接口四” 甲 山东大掌硕士学位论文 的内容。 3 客户应用程序 它的作用是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。每个这样的任务就被称作一个工作项，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“接口二”( 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。 4 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。在过程定义中包含这种应用程序的详细信息，如类型、地址等。“接 口三”的目标就是提供一些标准的服务，供应用代理使用。基于这些服务也可以开 发一些专门的应用，直接同工作流执行服务交互。 5 管理及监控工具 其功能是对w t 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、资源管理( 包括过程管理及过程状态控制等) 。它与工作流执行服务之 间的交互是通过“接口五”“( 管理及监控接口) 完成的。该接口规范详细描述了需 要从过程执行过程所发生的各种事件上，捕获和记录的各种详细，如过程实例信息、 活动实例信息、工作项信息及远程操作信息等。 w t m s 提出的工作流参考模型的体系结构图3 所示【4 ： 山东大学硕士学位论文 图3 工作流管理系统体系结构图 从图可以看出，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； ( 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。 在该结构中，有三类数据值得说明，以下分别是： 工作流控制数据( w o r k f l o wc o n 打o ld a m ) 是由工作流执行机引擎所管理的系统 数据。工作流运行服务利用这些控制数据来识别每个过程及活动实例的状态。这种 数据是用一般的命令( 如w a p i 命令) 访问不到，更不能改变，但某些命令可以提 供一些信息( 如查询过程状态、提供性能度量等) 。同构的工作流运行服务可通过 接口4 在工作流执行机间交换这些信息。 工作流