（电力电子与电力传动专业论文）工作流关键技术研究及轻量级引擎构件建构.pdf

。i i i i 作汛关键技术 ! 究披轻量级| = ；j 擎构件建构 一系列的理论研究及引擎构件的开发及应用，扩展了工作流应用，并深化了相 关的主题。在分析现有研究成果的基础上，论文对于进一步的研究内容做出了展望， 并陆续将一些后续的研究深入，对工作流技术的扩展应用阐述了作者后续工作的方 向。 关键字：工作流；工作流管理系统；构件；i f l o w ；经营过程重组 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 su n d e rf a s td e v e l o p i n ga n d p e r s i s t e n t l ya c h i e v i n gs u c c e s s f u l a p p l i c a t i o n si nm a n yf i e l d s ，j u s t l i k es o m ea d v a n c e d t e c h n o l o g i e sw e h a v ek n o w n a sa k e r n e lt e c h n o l o g y o f p r o c e s sm o d e l i n g a n d p r o c e s sm a n a g e m e n t ，w o r k f l o wt e c h n o l o g y c a l lb ei n t e g r a t e de f f i c i e n t l yw i t lo t h e ri n f o r m a t i o ns y s t e m sa n db eb u i l ti n t oav a r i e t yo f b u s i n e s sm a n a g e m e n ts y s t e m sc a t e rf u re n t e r p r i s e s i tc a nb u i l da p p l i c a t i o ns o f l w a r e s y s t e mw i t hd e t a i ld e m a n d so fe n t e r p r i s e sq u i c k l yb e c a u s eo f i t s e x t r e m e l yf e x i b i l i t y a n di tc a nb ec o n f i g u r e dt or e e n g i n e e rb u s i n e s sp r o c e s su n d e ri n f o r m a t i o ns y s t e ml a y e r t om e e t i n gp e r s i s tc h a n g i n gr e q u i r e m e n t so f m a n a g e m e n t a n dp r o d u c t i o no n c eb u s i n e s s p r o c e s si sc h a n g e d t h es t u d i e sa n dr e s e a r c ho fw o r k f l o wa n di t s r e l e v a n tf i e l d sk e e p i n c r e a s i n gf o ri t sd e e p l ya p p l i c a t i o n ，t h u si t sr e s e a r c hf i e l d sa n dc o n t e n t sa r eg r e a t l y e x t e n d e d d u r i n gt h er e s e a r c hp r o c e s s ，av a r i e t yo f h o tf i e l d sa p p e a r e da n da l s os o m e p u z z l e sa n dp r o b l e m so c c u r r e d f u r t h e r m o r e ，t h ei n t e g r a t i o no fo t h e r r e a lb u s i n e s s s y s t e m s b e c o m e sa n o u t s t a n d i n gp r o b l e m i no r d e rt oe x t e n di t sa p p l i c a t i o n t h ep a p e rd i s c u s s e da n ds u m m a r i z e ds o m ep i v o t a l t e c h n o l o g i c a lp r o b l e m s o f w o r k f o w ，t h e n s t e p p e di n t oi t sr e s e a r c h a n d p r o p o s e d s o m e v i e w p o i n t sa n do p i n i o n s t o r i c hs o m et h e o r i e so fw o r k f l o w b a s e do nt h es i m p l ei n t r o d u c t i o no fc u r r e n ts i t u a t i o no f w o r k f l o wr e s e a r c h ，t h ep a p e ra n a l y z e da n ds u m m a r i z e dm o d e l i n gt e c h n o l o g y o f w o r k f l o w ，t h e ne l e m e n t a r i l yc a t e g o r i z e dw o r k f l o wm o d e l sa n dc o n t i n u e dw i t hs o m e r e l e v a n td e s c r i p t i o nf o rt h o s e w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e me m p h a s i z e s t h ec o m b i n a t i o no fh u m a na n d a p p l i c a t i o nd u r i n g i t s o p e r a t i o n t h e r e f o r e ，t h ep a p e r i n t r o d u c e d ， a n a l y z e da n d e x t e n d e dw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do na g e n ta n dw e b c o n s e q u e n t l y ，t h e r e s e a r c hc o n t e n ti sl e a dt ot h ep r o p o s a lo f s o m e r e a lm o d e l s ，i n c l u d i n gt h eo n et h a tc a n b eu s e di n n e g o t i a b l e s e c u r i t i e s t h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nw e b r e p r e s e n t sa d i r e c t i o no f e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n s ，i nw h i c hag r e a td e a la p p l i c a t i o n se x i s t a n dc o n t i n u ei n c r e a s i n g r e s e a r c hi n t h i s a s p e c t i n c l u d e sn o to n l yi n t r o d u c t i o no f f r a m e w o r k ，b u ta l s oc o o p e r a t i v ew o r ko fa p p l i c a t i o n s t h es i m u l a t i o np l a t f o r m o f w o r k f l o ww a sc o n c e m e di nt h ep a p e r ，w h i c hi ss t i l lw e a k n e s si nw o r k f l o wr e s e a r c h f i e l d s a ni m p r o v e dv i r t u a le n v i r o n m e n ts i m u l a t i o nm o d e lw a sp r o p o s e d a f t e rd i s c u s s i n g ：! ! ：二堡鎏差壁垫查堕塞丝墼墨堡! ! 兰塑壁建塑 s o m e p r e s u p p o s e d c o n d i t i o n s i no r d e rt op r o m o t et h e o r e t i cr e s e a r c ho fw o r k f l o wt e c h n o l o g yi na p p l i c a t i o n ，a w o r k f l o w e n g i n ew a s i n d u c t e d i f l o wi sa l i g h t w e i g h tw o r k f l o we n g i n e ， w h i c ha c t so n t h er u l e sa n ds p e c i f i c a t i o n sm a d eb yw o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o na n du s e sat h r e e m e t ad a t am o d e lt oa d a p tb u s i n e s si n f o r m a t i o ns y s t e m i tt u l t i si n t oar e f e r e n c ee x a m p l e f o rr a p i da n de f f i c i e n c ye n t e r p r i s ep r o c e s sb ya n a l y z i n gl o t so fe n g i n ec o n t r o ll o g i c ， s u c ha st a s k m a n a g e m e n t ，t a s ka s s i g n m e n t ， f o r mm a n a g e m e n ta n dt r a n s i t i o n m a n a g e m e n t ， a n dt a k e sf o r ma sa p p l i c a t i o ne n t i t yd u r i n gh u m a nm a c h i n ei n t e r a c t i o n f i n a l l y ，t h ep a p e rp r o p o s e da s e to fs e c u r i t y s t r a t e g i e sb yr e s o l v i n g l o t so fs a f e t y p r o b l e m s i n a p p l i c a t i o n ， a n da l s ot h o s e s t r a t e g i e s w e r ei m p l e m e n t e d b yu s i n g a s e l f - d e v e l o p e ds e c u r i t yc o m p o n e n t ，w h i c hd i r e c t l yl e a d st o a s s u r a n c eo fi n f o r m a t i o n s e c u r i t ya n d e x t e n d sl a t e n ta p p l i c a t i o ni nm a n yf e l d s as e r i e so ft h e o r e t i cr e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n t a n da p p l i c a t i o no f e n g i n ec o m p o n e n t e x p a n d sa p p l i c a t i o no fw o r k f l o wt e c h n o l o g y ， w h i c ha l s od e e p e n sr e l e v a n tr e s e a r c h s u b j e c t s t h ep a p e rp r o s p e c t e da tl a s tf o rf u r t h e rr e s e a r c ha s p e c to f w o r k f l o w t e c h n o l o g y b a s e do nc u r r e n ta c h i e y e dr e s e a r c hr e s u l t s c o n t i n u o u sr e s e a r c hw i l lb em a d e1 a t e ra n d a u t h o r sm a i na i mi st oe x t e n da n dp r o m o t ea p p l i c a t i o no fw o r k f l o wt e c h n o l o g yf o r 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 z h a n gh u a h e n g ( p o w e r e l e c t r o n i c sa n dp o w e r d r i v e s ) s u p e r v i s e db y k e y w o r d s ：w o r k f l o w ；w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ；c o m p o n e n t ；i f l o w , b u s i n e s s p r o c e s s r e e n g i n e e r i n g 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的 内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：拿邑冬 奇 日期：2 0 0 4 年1 月己d 日 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关 部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本 学位论文的全部或部分内窖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 保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密剜。 学位论文作者签名：亏笔冬幸牙 指导教师签名 日期：2 0 0 年1 月幻日 耄沈 e l 期：弘年z , e l ，日 1 1 背景 第1 章绪论 在7 0 年代末8 0 年代初，个人p c 机刚刚兴起。当时只有大型企业才能够在局 部应用中接触到大、中型机，而且也仅仅局限于涉及到军事、航天、测控、气象等 领域。网络也仅仅是连接了少量机器的局部专用网络，并且绝大多数是出于军事应 用的目的，相关的协议并不开放。在这样的背景环境下，企业的日常经营活动都依 赖于最原始的记账本，所有的信息交流和沟通都是以纸张为介质而发生的。无论是 表单、文件、信函、技术资料、帐务、报表等，都是以纸张的形式在各个部门、各 个单位之间进行传递。这种古老的载体在信息的处理、组织、存储以及查询检索方 面都是极其低效的。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 成是现代工作流管理系统的一个雏型，工作流技术的研究也仅仅是一个源起。 随着信息技术日新月异的发展，微型机的性能得到了极大的提升。微型计算机 在冯诺依曼的体系架构下随着微电子学、集成电路的发展，无论是在数值处理 还是多媒体处理上，都日益表现出了惊人的性能。原来诸多需要小型机才能执行的 工作或任务，现在普通的微型机已经完全能够胜任；而且现有的大型机系统，也逐 渐采用多个微处理器并行运算的构架模式。同时，计算机软件也得到了快速的发展， 软件工程与软件理论日渐成熟，美国卡内基梅隆大学软件工程研究所s e i 提出的软 件成熟度( c m m ) 深入人心。其它诸如操作系统、数据库等也都已经相当完备。 相应地，对于企业的信息化应用也就提出了一些新的课题，原先只能人工使能、手 工流转的工作方式已经亟需变革，原本无法具体实施的协同工作流程已经能够随着 信息技术的变革而带来全新的诠释和现实的运作。对于企业来说，最主要的成本支 出已经不再是昔日庞大身躯且昂贵惊人的信息设备，而是因为没有把先进的管理理 念通过经营过程的重组并实现其自动化所带来的额外管理成本支出。 工作流技术的标准化组织工作流管理联盟( 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 ) 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， 2 作i i f c 关键技术研究发轻量级引擎构件建构 对工作流技术的研究以及相关的产品开发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之中m 2 1 。 实际上，在8 0 年代有一些应用开发商基于工作流的思想开发了一些实用的工 作流系统。他们把图像扫描、复合文档、结构化路i 扫( 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。例如最早开拓了工作流市场的 f i l e n e t 和v i e w s t a r 。 进入9 0 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 r 常业务活动详尽信息的需求以及b r o w s e r 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 o l e ，j a v a ) 的日益成熟，都说明了这样一个事实：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，使得相互关联的任务能 够高效运转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。这样的一个转变，把工作流技术带人了一个崭新的发 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。 目前，工作流管理系统产品基本上可以划分为4 类： ( 1 ) 基于文件的工作流系统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l n c o n c e r t ： ( 2 ) 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 种类型的产品都已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 t 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( 在1 9 9 5 年以后) ，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 nt e c h n o l o g i e s 的a c t i o n w o r k sm e m o ，u l t i m u s 的u l t i m u s ； ( 4 1 群件与套件系统依据划分标准，这一类产品与前面3 种有很大程度的 第1 章绪论3 i i i i i i 重叠，但是在这里却有必要把它们单独划分成一类，因为这类产品都需要依赖自己 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 的l o t u s n 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 。 工作流的发展阶段也经历了从最初的某些特定领域应用系统，如基于文件、图 像的工作流系统；到具有一定的通信机制，可实现一定的交互协作的应用系统；再 到具有完整的建模用户界面，过程控制界面，利用工作流引擎来进行独立控制的协 同应用系统。 1 2 工作流技术研究现状 在企业的经营管理与生产组织中，如表示物料传输过程的物料流、表示资金流 动的资金流、反映信息处理和传递过程的信息流，同样还有价值流、决策流、控制 流等概念。所有这类用活动及活动之间变化的过程表示的业务流程实际上就是工作 流问题的起源和动力。虽然工作流源于生产组织和办公自动化领域，其目的是通过 工作分解成定义良好的任务、角色、路由、授权，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。达到提高工作效率、降低生产成本、提高企业生产经营 管理水平和企业竞争力。实际上，自从进入到工业化时代以来，有关过程的组织管 理与流程的优化工作就一直是研究的焦点，是企业经营和企业管理的主要研究内容 之一，只不过在计算机的处理能力还没有达到一定速度，并且造价没有达到可规模 化应用的程度时，无法构建这样的计算机信息系统达到对业务流程自动化处理的及 时响应要求。因此，这样的操作往往依靠手工的方式、纸质的流转。随着微型计算 机硬件性能的不断提升，计算机网络技术和分布式数据库的发展，多机协同工作技 术的目臻成熟，工作流技术日益成为解决这些自动化处理的关键技术，对于工作流 实际应用的研究也愈来愈多。 1 2 1 工作流实质 工作流技术经常见诸于研究及应用领域，但是对于其实质的定义较多。不同的 研究者和工作流产品开发供应商从不同的角度做出了其有自己特色的描述。 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的执行者之 间进行传递与执行例。 4 工作流关键技术研究及轻量级引擎构件建构 7 - i i i 篇篇蔷i ；i i 罱罱罱罱；罱暑；置i ；i 罱i i i ；高墨宣i j ；蔷；拦 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。每个任务可以 由一个或多个软件系统完成，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 公司给出的工作流定义是：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 个活动所需要的应用程序。 以上定义都是用非形式化的语言对工作流所进行的描述，虽然描述的语言不尽 相同，但是基本上都说明了这样一个问题，即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。 我们以为，工作流是一种反映业务流程的计算机化的模型，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统 执行的业务模型。 1 2 2 工作流模型 工作流模型是对工作流的抽象表示、也就是对经营过程的抽象表示。由于工作 流需要在计算机环境下运行，因此建立相应的工作流模型就是必不可少的。工作流 模型应该完整地提出支持工作流定义的概念，为建模用户提供工作流定义所需要的 组件或元素。理想的工作流模型能够清楚地定义任意情况下的工作流，能够适应用 户在建模过程中所提出的各种要求。然而，到目前为止，人们虽然提出了不少有意 义、有见解的工作流模型，但从模型的能力上看，距这一理想情况尚有一定的距离。 由于工作流必须首先描述清楚个经营过程是怎样进行的。因此，许多工作流 模型都是从过程定义入手，比如流程图、状态图、活动网络图等等。这一类基于有 向图模型的优点是比较直观、容易理解。一般情况下，图中的节点表示过程中的活 动或者状态，而有向弧则表示节点间的时序依赖关系。不少工作流产品正是采用了 这种模型，但其缺点是比较简单，不能处理复杂的过程逻辑、缺乏柔性。 目前已有的建模方法主要基于活动网络、p e t r i 网、语言行为理论、活动与状态 1第章绪论5 图以及扩展事务模型的建模方法。随着工作流研究的进展，不少研究人员提出了一 些先进的柔性工作流建模方式。范玉顺等在协调理论和反馈控制思想指导下，通过 引入反馈机制、市场机制、协调机制，提出了一种可以显著提高工作流模型描述能 力和系统执行柔性的建模方法，在普通的活动网络模型的基础上，增加了请求节点、 服务节点、协调节点、条件设定弧等新的模型组成元素、并详细介绍了模型构建方 法【4 l 。胡敏等对工程开发过程的运行方式进行了分类，提出了一个通用的、具有较 强扩充能力的动态协调工作流模型并阐述了实现这种模型的数据结构和功能构件， 以适用于工程开发过程的自动化管理【5 】。 1 2 3 工作流管理系统 工作流管理系统是支持企业经营过程高效执行并监控其执行过程的计算机软 件系统。如图1 1 所示，描述了工作流管理系统功能间的关系。 过程设计与定义 * 0 卜 人机交互 德：i 嚣1uui 1 口，口 l 图1 1t 作流管理系统的功能特征 现有的工作流产品有以通讯为中心的，以文档为中心，也有以过程为中心的6 1 。 在开发工作流管理系统时，一般都采用基本关系型数据库的模式【7 1 。分析了当前基 于w e b 的工作流技术的研发现状，有研究人员提出了一种基于脚本解释、同应用数 据类型无关的基于w e b 的工作流系统w e b w f s ，采用对象化的引擎结构、基于脚 本语言的描述语言和i i s 过滤器方式实现的引擎和w e b 应用之间的接口【引。i b m 的 l o t u sd o m i n o n o t e s 也把基于w e b 方式的工作流开发作为一个重点，l o t u s d o m i n o n o t e s 为实现工作流采用了多种技术，在安全性设施、网络通讯设施与目录 服务等都有突出的表现【9 】。 随着电子商务的发展，需要建立新型的业务模式，以适应网络化设计与制造的 6 工作流关键技术研究及轻羹级引擎构件建构 i i 要求。以工作流作为核心技术，在电子商务中可得到广泛的应用。电子商务模式与 工作流互操作的标准化成为实现新型电子商务模式的重点。侯宏仑等在分析电子商 务模式的基础上对其核心技术工作流互操作的标准化问题进行讨论，为实现以网 络化设计与制造为核心的电子商务奠定基础【1 0 】。针对电子商务中涉及到的安全问题 也有一些相关的研究，洪帆等提出了一种多级安全工作流授权模型。模型增加了安 全级及任务相关性的表示，对原模型的授权规则进行了改造，提出了判断可达性的 算法，对新模型的终点是否可达进行了分析l 。 1 2 4 分布式工作流管理系统 采用分布对象技术可以解决工作流执行系统实现中的异构分布处理、应用系统 接口等问题，并有助于系统组件重用。石伟等讨论了基于分布对象技术c o r b a 的 工作流执行系统的设计，分析了以对象请求代理( o r b ) 为主要底层支持的系统功能 结构，研究了系统设计中模型语义支持与分布粒度等技术，并给出了基于c o r b a 的一个工作流执行系统的设计方案【l2 1 。随着信息技术的发展，分布式工作流m i s 系统得到了进一步应用，柳青等阐述了一种基于高级p e t r i 网的工作流模型，并对 其工作流、工作任务间的顺序、并发、冲突、同步及资源共享与竞争等关系进行了 详细的分析i 】。 分布式动态工作流的管理和任务调度的研究也有相当的成果。近些年来，分布 式工作流管理系统设计已经成为计算机学者的研究热点。传统的工作流管理系统大 多建立在客户机服务器模式上，采用集中式的方式。虽然易于实现、维护和管理， 却存在着系统可扩展性、集成性差，产品可靠性、可用性不高，安全性能低的显著 缺陷。采用分布式策略将工作流系统功能离散化或模块化，通过各个模块间的相互 协调工作，实现预定功能，其优点在于能适应大吞吐量的要求、可扩展性高、可靠 性强。然而，在现代企业管理中，由于流程模式改进、客户需求改变等原因迫使流 程经常发生变迁。其必须在工作流结构中及时得到反映，这就使得动态管理技术在 分布式工作流显得必不可少。赵璇等从建模、体系结构、运行环境、动态重组等几 个方面对分布式工作流的动态管理技术进行探讨，提出了切实可行的方案【l 。为实 现全分布任务间的协同工作，f l o w a g e n t 系统设计了丰富的动态任务调度逻辑和一 个适合于工作流动态特性的业务描述结构1 1 5 j 。 系统的可扩展性和柔性是分布式工作流系统成功实施的两个重要因素，陶冶等 提出了一种基于企业功能领域划分的、具有高度可扩展性和柔性的分布式工作流系 统的设计和实施方案，对分布式工作流进行了一些有益的探讨【1 6 1 。王宇等则将h t t p 协议与分布式工作流相结合，通过从头域和资源实体两方面进行扩展，引入推送技 术，使得w e b 服务器能具有主动性和更多功能 1 7 l 。分布式工作流的实现也有不岁18 1 。 1 2 5 工作流中的事务管理 事务的概念来自于数据库研究领域，用以解决数据的并发访问和出错恢复问 题。事实上，工作流也可以看成是一系列有序操作的集合，只不过这些操作的对象 具有更广的内涵，并不仅仅限于数据库中的数据。因此，工作流也同样具有事务属 性。 人们首先研究了在数据库事务模型的基础上所提出的许多高级事务模型 f a d v a i l c c dt r a n s a c t i o nm o d e l ) ，包括嵌套事务模型、多层事务模型、分支汇合事务模 型、柔性事务模型等。高级事务模型通常把一系列的操作分组成为层次化的结构， 并且放宽了经典事务模型对a c i d 特性的要求，以便适应不同性质的实际问题，因 此又被称为扩展事务模型。 a m i ts h e t h 在对高级事务模型进行研究的基础上提出了事务工作流 ( t r a n s a c t i o n a lw o r k f l o w ) 能j 概念【1 9 】。他认为，许多高级事务模型的执行结构都很有限， 高级事务模型所预先定义的许多属性对于工作流应用而言可能并不必要：而且在工 作流的执行过程中，有些参与执行的系统可能并不支持这些事务模型；另外，事务 模型所注重的是保护数据的一致性，对于执行不同任务的相互独立的系统之间的协 调则并不擅长。a m i ts h e t h 完全从工作流的角度提出了任务的结构化定义以及基于 任务间依赖关系的工作流定义，还就系统的实现方法提出了有意义的见解。 1 3 研究的内容与意义 随着计算机使能的系统应用于企业流程实际，对于工作流技术的深入研究和实 际应用及其衍生的相关课题和领域的研究已经越来越占据着极其重要的理论和实 践地位。通过过程建模一模型分析一模型执行一执行结果统计分析一改进业务过程 一优化企业运作，能够成功地达到提高企业效率和竞争力的目的。 本论文从工作流技术的若干关键问题研究入手，在分析总结已有的研究成果的 前提下，主要进行了以下几个方面的研究和应用工作。 ( 1 ) 对工作流建模技术进行了分析总结，针对各种相关的建模理论和实际算法 进行了分析，并提出了自己的一种混合建模方法； 8 。t 怍流关键技术研究及轻量级引擎构件建构 ( 2 ) 针对工作流模式进行了探讨并归类，工作流模式是整个工作流系统中的基 础，文中对其进行了一次全面的汇总，将相关的模式划分成几个大类并进行了归并 和扩展，以便于工作流系统设计中的应用； ( 3 ) 将a g e n t 技术应用于工作流技术中的相关问题和理论意义进行了进一步的 研究，提出了自己虚拟的一个a g e n t 应用于工作流系统中的案例，具有较好的理论 意义和现实意义； ( 4 ) 对目前研究较少的工作流仿真进行了一定程度的探索，将其它领域的仿真 原理和技术应用到工作流平台上来，并提出了一种虚拟环境的仿真平台，对于解决 现存的工作流仿真具有一定的借鉴； ( 5 ) 在分析综合前面已有的工作流产品的基础上，提出了解决实际工作流应用 的轻量级方案。即构造一个轻量级的工作流引擎，应用于实际的工作流系统构建中 以提高开发部署进度并切实地降低企业实施成本。对于应用中的诸多安全性问题也 进行了深入全面的分析，并对提出的实施策略进行了应用开发，取得了一定的实际 应用成效。 研究意义可以从以下多个方面进行论述。 首先，通过工作流技术的深入研究，有利于提高我们对于工作流技术的研究层 次。目前工作流技术主要是由国外学者先发动研究，国内在这方面的研究和应用都 有待于进一步提高。虽然已经有了不少基础的研究和平台的引入，但是相对于国外 目前的研究成果还有不少的距离，尤其是工作流技术已经日渐标准化的今天，掌握 核心工作流技术对于企业实施业务流程重组及其自动化具有非常现实的意义； 其次，工作流技术的实际成功应用案例虽然有，但是仍然不够广泛。目前的工 作流产品过于复杂，对于企业的实施应用成本较高且周期也较长。实际上，工作流 技术基本上都是与企业的整个业务流程及业务逻辑紧密联系在一起的。企业更希望 能够有一个集成化的应用平台展示在他们的面前。因此，对于工作流技术应用的研 究就能够在一定程度上推进工作流技术理论研究的现实转化，更大程度地发挥工作 流技术的作用并体现其价值； 第三，研究并开发出轻量级的i f t o w 工作流引擎，对于中小型企业实施工作流 技术是一个好的方案。他们更乐于看到能够有更多的计算机技术和自动化技术应用 于他们的业务中，提高企业运作的效率，与规模更大于他们的公司在同一水平层次 上进行竞争而不至于被剥夺使用先进技术方案来提升他们业务能力的权利。文中对 第l 章绪论9 此方面的深入研究以及模型的建立和实现，必将有利于工作流技术走向市场化，走 向平民化，从而带动相关学科和理论的共同发展，为工作流技术的进一步完善和成 熟作一点铺垫。 2 1 过程建模引述 第2 章工作流过程建模技术 建模，即通过一系列的数学、逻辑、语义、图表方法，建立与真实世界相符合 的模型。通过文字、图表、符号、关系式以及抽象出来的实体图样描述的模型是认 识到的客观对象的一种简约表示形式，是人们对客观世界事物进行思维逻辑抽象而 得到的，以与真实过程或现象相对应，提供一个可供研究的参照物，从而反过来解 决现实客观世界中的具体问题。 过程建模方法学研究的主要内容和目的是为企业经营过程建模提供一套完整 有效的描述经营过程的建模语言。对流程的描述需要提供对逻辑顺序结构，如顺序、 分支、汇合、条件、循环、并行的描述。目前比较广泛的建模语言有工作流管理联 盟( w f m c ) 定义的工作流描述语言、c i m o s a 的经营过程描述语言、k e l l e r 等人 提出的e p c m 模型等，这些工作流描述语言的描述形式与程序设计语言中语义结构 的定义方式类似，从而容易在计算机中存储和实现【2 。 还有一些方法是采用传统项目管理中使用的概念和模型来表述经营过程。例 如，p e r t 图或其它各种形式的网络图等。网络图易于在已有的项目管理软件工具 的基础上扩展得到，因此在实用系统中采用得也比较普遍。当所需的建模分析的经 营过程比较复杂，并存在并发、冲突等情形时，就需要采用形式化程度更高、描述 能力更强的地，如p e t r i 网方法。 2 2 建模模型 理想中的建模模型应当符合以下的评价标准： ( 1 1 表达力强：模型要提供丰富的建模概念，使得大量约束集合而成的元素能 够在模型中被直接表达出来； ( 2 ) 可读性好：模型直观，对于领域专家或是普通用户，都能够容易理解模型 含义，且不产生二义性或歧义； ( 3 1 最小化：模型中的概念不重叠，每一个基本概念都有其特定的含义； ( 4 1 形式化：模型定义要能够作为现实对象的形式化描述。 进入到9 0 年代以来，工作流产品开始逐渐增多，对于工作流模型的研究也开 第2 蕈工作流过程建模技术l l i ii i 始深入起来。 2 2 1 基于活动网络的过程模型 基于活动网络的过程模型，以f l o w m a r k 为典范。它是i b m 公司在9 0 年代中 期推出的工作流产品。在f l o w m a r k 中，一个完整的经营过程( 工作流过程) 由一 个无自环的有向图构成。有向图中的节点元素表示可执行的步骤或任务，节点间的 连接弧代表了过程中的控制流与数据流。组成模型的元素包括过程( p r o c e s s ) 、活 动( a c t i v i t y ) 、模块( b l o c k ) 、控制连接弧( c o n t r o lc o n n e c t o r ) 、数据连接弧( d a t a c o n n e c t o r ) 和条件( c o n d i t i o n ) 。 ( 1 ) 过程：由一系列的具体步骤组成，为完成某一预定目标而定义。在这里， 一个有向图就表示一个过程。 ( 2 ) 活动：过程中的每一个节点就是一个活动。可以是程序活动( 绑定了一段 程序代码) ，也可以是过程活动。图2 1 给出了活动的内部结构。 输入数据箱输出数据箱 ： 活动 开始条件 控制连接弧 il 一 程序或过程 结束条件 7 状态 l1 图2 1f l o w m a r k 。l 二作流模型中活动的内部结构 ( 3 ) 模块：类似于“过程”，只不过过程有固定标识，可在不同的工作流过程中 使用；模块只能够被一个工作流过程所使用。用编程语言来作比喻，模块好比是介 于b e g i n 和e n d 之间的内部代码，而过程则是外部连接库。 ( 4 ) 控制连接弧：用来定义两个活动之间的执行顺序，在有向图中以节点问的 连接弧表示。连接弧的起始节点执行完毕，工作流机会根据定义进行过程导航，使 连接弧的终止节点能够被执行。控制连接弧与其所连接的活动节点构成了整个工作 1 2 丁仵流关键技术研究及轻置级引擎构件建构 流过程的控制逻辑。 ( 5 ) 数据连接弧：定义两个活动间的信息流，在有向图中也以节点间的连接弧 来表示。表明出前一个活动的输出数据箱指向后一活动的输入数据箱，意味着前一 活动的输出信息将被后一活动所使用。数据箱中包含了工作流相关数据以及与活动 执行有关的具体应用数据。 ( 6 ) 条件：用于定义过程执行中的约束。包括活动外部的转移条件和活动内部 的起始条件和终止条件。对于“a n d ”连接符连接的几个前活动的开始条件是所有 指向该活动的控制连接弧必须全部发生转移后，该活动才能开始执行：对于“o r ” 连接符连接几个前活动的开始条件是仅要求指向该活动的控制连接弧中有一条发 生转移，该活动就开始执行。当满足活动转移条件，控制连接弧发生转移时，活动 被使能；只有当该活动的开始条件满足时，活动才真正开始执行。执行完毕后，判 断结束条件是否满足，满足则活动结束，否则会被重新执行，直至结束条件为“t r u e ” 时终止。 由模型的语义可以看出，f l o w m a r k 将控制流与数据流进行了分离，一个工作 流过程可以看成是由控制流图和数据流图叠加而成的。这一类模型简单、直观，便 于理解，适合于流程较为固定、异常情况较少的工作流建立，有利于企业规范自身 的内部流程。缺点是缺乏柔性，对紧急情况的应变能力不足。 2 2 2 事件驱动的过程