（计算机应用技术专业论文）跨组织工作流管理—模型、语言和系统.pdf

浙江人学坝 学位论文 y 7 0 0 4 5 2 吟绌织丁作流管理模型、语禹年h 系统 摘要 目前工作流的研究往往局限在单个纽织内部，随着电子商务和互联网的迅猛 发展，跨组织工作流管理系统越来越成为工作流研究的主要领域之一。如何使多 个自治、异构的工作流产品合作完成工作流流程的运行，目前尚未形成一个国际 化的技术标准。在建立一个实用的跨组织工作流管理方面，我们做了一些努力和 尝试。 本文提出一种跨组织工作流模型，模型重点放在资源、流程和数据炙互三个 部分。x r l ( e x c h a n g e a b i er o u t i n gl a n g u a g e ) 是一种基于x m l 的工作流定义 语言，我们将对其进行扩展以支持上述模型。c o w f m s ( c r o s so r g a n i z a t i o n g o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ) 是我们开发的一个支持扩展x r l 语言的跨组织工 作流管理系统，适应了目前跨组织商务模式的情况。论文分为以下几部分： 第一章，对工作流做了概要介绍，包括工作流技术的发展和目前应用情况， 相关的基本概念；并介绍了跨组织2 - 作流研究的背景情况，包括跨组织环境对工 作流管理系统提出的要求，w f m c ( 工作流管理联盟) 的相关规范，目前跨组织工 作流系统的典型研究项目等；最后介绍了论丈的内容组织结构。 第二章，提出一种跨组织工作流模型，对多个组织合作运行工作流流程进行 建模。遵循不改变组织内的工作流系统的原则，基于对各纽织的流程进行抽象和 协调管理的想法，提出了跨组织工作流模型。 第三章，针对上一章提出的跨组织工作流模型，给出了这个模型的定义语言 扩展x r l 语言。我们详细介绍了x r l 语言的语法，为其增加了资源模型的d t d ， 扩充x r l 的资源管理部分；定义了组织服务的d t d ，并与上述的资源模型结合起 来。 第四章，介绍跨组织工作流的验证基础。介绍了p e tr i 网、工作流网的概念 以及从扩展x r l 语言转化成工作流网的方法。我们将重点放在扩展x r l 语言的各 种路由元素到工作流网结构的转化方法上。 第五章，介绍跨组织_ t - 作流管理系统c o w f m s 的体系结构。给出了c o w f m s 的 功能模型，介绍了系统的实现结构及关键技术。详细介绍了系统运行中的几个典 型操作，使读者对系统的运行机制有更深刻的理解。 文章最后( 第六章) 总结了论文的主要工作，并指出了有待进一步研究解决的 问题。 【关键词】：工作流、跨组织、组织服务、x r l 、p e t r i 网，工作流剐、验证 浙江入学颀 学位论殳跨组织l 仵鞴l 管理一粳型、语? ，柯系统 a b s t r a c t m u c ho ft h ep r a c t i c ea n dr e s e a r c hi nw o r k f l o wh a st a k e l l p l a c e w i t h i nt h e c o n f i n e so fas i n g l eo r g a n i z a t i o n 1 - l o w e v e r ，t o d a y sa d m i n i s t r a t i v ew o r ki so f t e nn o l c o n f i n e dw i t h i nas i n g l es e to f o r g a n i z a t i o n a lw a l l s t h ei n c r e a s i n gp o p u l a r i t yo f j o i n t v e n t u r e s c r o s s o r g a n i z a t i o ng r o u p si se v i d e n c eo ft h i s m o d e r nb u s i n e s sa c t i v i t y i s c h a r a c t e r i z e d b y a g r o w i n gn u m b e r o f o r g a n i s a t i o n a lb o u n d a r i e s ，a c r o s s w h i c h m a n a g e m e n tm u s tn e g o t i a t es u p p l y o rs e r v i c ec o n t r a c ta n da l s oe x c h a n g ei n f o r m a t i o n t h e r ei sn o g l o b a l i z a t i o ns t a n d a r di nt h er e s e a r c hf i e l do fc r o s s o r g a n i z a t i o nw o r k f l o w t h o u l g hw f m c ( 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 ) h a sp r e s e n ts o m es p e c i f i c a t i o n s ，i t i sf a rf r o m e n o u g h t h i sd i s s e r t t a t i o np u t sf o r w a r dac r o s s o r g a n i z a t i o nw o r k f l o wm o d e li n c l u d i n g r e s o u r c em o d e l ，p r o c e s sm o d e la n dd a t at r a n s f e rm o d e l f o re x p r e s s i n gt h em o d e l ，w e m o d i f y x r l ( e x e h a n g e a b i er o u t j n gl a n g u a g e ) w h i c h i s a x m l b a s e d w o r k f l o w d e f i n i t i o nl a n g u a g e c o w f i i s ( c r o s so r g a n i z a t j o nw o r k f i o wm a n a g e m e n ts y s t 鲫) i saw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ms u p p o r t i n g e x p e n d e dx r l ，w h i c he x t r e m e l y s a t i s f i e st h er e q u i r e m e n to f c r o s se n t e r p r i s eb u s i n e s sc o o p e r a t i o n i nt h el ”c h a p t e r , w ei n t r o d u c ew o r k f l o wb r i e f l yt om a k et h er e a d e r su n d e r s t a n d t h ed e v e l o p m e n ta n d a p p l i c a t i o no f w o r k f l o wt e c h n o l o g ya n d s o m er e l e v a n te o n c e p t s w ea l s oe x p l a i nt h eb a c k g r o u n di nt h er e s e a r c hf i e l do f c r o s s - o r g a n i z a t i o nw o r k f l o w i nt h e 2 ”c h a p t e r , ac r o s s o r g a n i z a t i o n w o r k l o wm o d e li s b r o u g h t o u t u n c h a n g i n gt h ei n n e r - o r g a n i z a t i o nw o r k f l o w , o u rm o d e l i sc o n s t r u c t e do na na b s t r a c t l e v e l ，w h i c hc a nb em a p p e di n t o w o r k f l o wp r o c e s s e so fe a c h o r g a n i z a t i o nw h i l e w o r k i n g i nt h e3 州c h a p t e r , w ee x p a n dx r lt oe x p r e s st h em o d e lm e t i o n e da b o v e w ea d d r e s o u r c em a n a g e m e n ta n d o r g a n i z a t i o ns e r v i c ep a r t st oi t 1 nt h e4 i l lc h a p t e r t h ee x p a n d e dx r li st r a n s l a t e di n t ow o r k f l o wn e t ( w h i c hi so n e o ft h ev a r i a t i o n so fp e t r in e t ) ，t h u sw ec a nt a k et h ea d v a n t a g eo ft h et h e o r yr e s u l t so f w o r k f l o wa n a l y s i sa n dv e r i f i c a t i o nb a s e do nw o r k f l o wn e t 1 nm e5 t u c h a p t e r , w ee x p l a i n t h e i m p l e m e n t a t i o n o fc o 鞭：i t s s y s t e m ，a f t e r i n t r o d u c i n gt h ef u n c t i o na n da r c h i t e c t u r eo fc o w f i i s ，w eg i v es o m eo ft h et y p i c a l o p e r a t i o n so n t h es y s t e m i nt h ee n d ，a l lo ft h ew o r k si nt h i sd i s s e r t a t i o na r es u m m e du p ，a n dt h e i rf u t u r e s a r e p r o s p e c t e d k e y w o r d s ：w o r k f l o w , c r o s s o r g a n i z a t i o n ，o r g a n i z a t i o ns e r v i c e ，x r l ，p e t r in e t w o r k f l o w n e t ，v e r i f i c a t i o n 1 1 浙江人学 娅f 学化沦义 崎绀织t 作i j c 管理一模型、语肓和系统 1 1 工作流概述 1 1 1 历史和发展 第一章绪论 8 0 年代初期，在个人计算机尚未作为信息处珲工具而出现的时候，人们为 了提高信息处理的效率，建市了一种无纸化的计算机工作环境，一些公司建立了 自己专用的表单传递应用系统，用于实现日常表单处理的电子化和自动化，这种 系统可以看成是现代t 作流管理系统的一个雏型1 2 1 。 从9 0 年代到现在，随着计算机网络技术和i n t e r n e t 的发展和普及，为电了商 务( e c o m m e r c e ) 提供了技术可能，电子商务的独特优势必将成为未来商务活 动的新模式1 5j 。而电子商务的重要功能就是商务流程的管理和监控1 6 1 ，如企业供 应链管理系统s c m ( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ) 和企业客户关系管理c r m ( c u s t o m e rr e l a t i o n s h i p m a n a g e m e n t ) 。在这种技术背景下，工作流管理系统也 由最初的无纸化办公环境，转而成为同化企业复杂信息，实现业务流程自动执行 的必要j 二具。这样的一个转变，也把工作流技术带入了一个崭新的发展阶段，使 得人们对i ：作流从更深层次、更广领域上对工作流展丌了广泛的研究j ：作。 1 9 9 3 年工作流技术的标准化组织，工作流管理联盟w f m c ( w o r k f l o w m a n a g e m e n tc o a l i t i o n ) 的成立，标志着工作流技术在计算机应用领域之巾被明 确地划分出自己的一席之地，相应的概念与术语得到了人们的认可，把工作流的 技术研究以及相关的产品开发带入了一个崭新的阶段。 1 1 2 工作流管理系统定义 w f m c 为工作流管理系统给出的定义【8 】为： 工作流是企业业务流程完全或部分的自动化，它根据一定的过程规则集把q p 务所需的文档、信息或任务从一个参与人传递到一f 一个参与人。工作流管理系统 是利用软件来定义、创建和管理工作流执行的计算机系统，该系统运行在一个或 多个能理解流程定义并与流程参与人相互协作激活相应i t 工具和应用系统的工 作流引擎之上。 从定义中可以看出：工作流是企业业务流程的计算机实现，工作流管理系统 足支持该实现的软件系统。 皓组织i 作i j l 管埋一模型、语苦和系统 1 1 3 术语和词汇 少必删弋 于纛蜥程蓠o 燮。溉筘 于流程1 分解、1 1 4 1 二活动 i 。 n a 妊删毯的 r 】操仟自动妊删0 幽1 - 1 工作流管理术语和词汇 w f m c t c 一1 0 1 1 定义工作流系统相关的各种术语和词汇( t e r m i n o l o g ya n d g l o s s a r y ) ，我们这罩简要介绍常用的一些术语： 流程定义( p r o c e s sd e f in i t i o n ) ：业务流程的形式化描述，用于支持系统 建模和运行过程的自动化。流程可分解为一系列子流程和活动，其定义主要包括 描述流程起始、终止的活动关系网络，以及一些关于个体行为的信息，如组织成 员、与i t 相关的应用和数据等。 活动( a c t iv i t y ) ：实现流程逻辑步骤的一项工作任务的描述，一般分手_ 。 操作和自动处理两类，是过程执行中可被工作流引擎处理的最小工作单元。 工作流参与者( w o r k f i o wp a r t i c j p a n t ) ：可执行流程活动实例的资源，可 分为人员、组织、角色和( 机器) 资源四类。 流程活动实例( p r o c e s s a c t iv i t y in s t a n c o s ) ：实际运行中的一个流程或 活动，每个实例代表一个能独立控制执行、具有内部状念的线程。 工作流引擎( w o r k f i o we n g in e ) ：为流程活动实例的运行提供执行环境的软 件服务，提供按照流程定义来执行流程的功能。一个或多个工作流引擎构成了一 个上作流域。 工作项( w o r ki t e m ) ：可被工作流参与者执行的活动实例的表示，一个活动 实例通常产生一个或几个工作项，工作项通过赋予相关参与者的工作列表而被参 与者所感知。 工作列表( w o r kl is t ) ：流程参与者所拥有的用于感知流程工作项的列表， 是工作列表处理器( w o r k l i s th a n d l e r ) 与工作流引擎的接口。 工作流控制数据( w o r k f i o wc o n t r o ld a t a ) ：w f m s 系统所拥有的，不能被 外部应用系统访问的，用于控制工作流使能服务的数据，如系统所保存的各种自 浙；1 凡学坝 学位论文 跨纰织t 作流管删模型、语吉和系统 关流程丈例状态数据。 工作流相关数据( w o r k f l o wr e j e v a n td a t a ) ：w f m s 系统和外部应片j 系统 所共有的，用于控制流程实例迁移的数据，该数据由w f m s 平u 外部应用共同维 护是两者的交互数据。 工作流应用数据( w o r k f i o w a p p i i c a t i o nd a t a ) ：外部应用系统自己的数据， 它由各个外部应用所维护，不能被w f m s 感知，但w f m s 可负责在不同的应用 系统问传递应用数据。 1 1 4 工作流参考模型 如图1 - 2 所示，w f m c 在规范w f m c t c 一1 0 0 3 中通过对上作流管理系统功 能的模块化划分及定义各个模块间的接口，给出了工作流管理的参考模型 ( w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ) ，实现了w f m s 间的各个层次上的互操作性，并 以此为构架来分析开发、制定各种工作流管理规范。该模型认为为了实现工作流 系统各个层次上的互操作性，工作流系统应包括以下组件： 流程定义工具( p r o c e s sd e f j n j t j o n t o ojs ) ：提供工作流定义服务，包括 各种分析、描述和保存商业流程的各种应用工具，它输出可被工作流使能服务所 识别的流程定义。 工作流使能服务( w o r k f i o we n a c t m e n ts e r v i c e ) ：由一个或多个同构或异 构的工作流引擎组成的，用于创建、管理和执行流程实例的软件服务。应用系统 可以通过工作流应用编程接口w a p i ( w o r k f l o w a p i ) 来访问浚服务。 工作流客户端应用( w o r k f l o w0 li e n ta p p ii c a t i o n s ) ：是工作流的实王见组 件，通过它用户可以激活与各种流程活动相关的客户端应用系统，实现与工作流 使能服务的交互。 激活应用( in v o k e da p p i l c a t i o n ) ：被工作流使能服务激活的用于实现工作 流活动内容的应用系统。 管理和监控工具( a d m i n is tr a t i o n m o n i t o r i n gt o o is ) ：提供工作流系统 管理和监控的工具，包括用户管理、角色管理、审计管理、资源管理、流程监控 管理等。 浙江人学顺l j 学位论史 跨纠 织t 竹i j 爸_ e = ! 一模型、f 占高年丌系统 图1 2 工作流参考模型 同时该模型还定义了5 个接口，用于定义以上5 个组件间的互操作规范：接 口1 ，实现不同工作流定义工具与不同工作流使能服务间的互操作性【l8 j ；接口2 ， 实现不同工作流客户端应用与不同工作流使能服务问的瓦操作性i l 州；接l _ 3 ，实 现不同工作流客户端应用与不同工作流使能服务间的互操作性【i9 】；接口4 ，实现 不同工作流使能服务间的互操作性【2 0 】；接口5 ，实现不同管理与监控工具与不同 工作流使能服务| 、日j 的互操作性【2 ”。 1 2 跨组织工作流研究背景 1 2 1 跨组织对工作流的要求 虽然市场对跨组织工作流的需求非常强烈，但是各种自治、异构的工作流系 统如何进行信息的交互从建模分析到实现起来都非常复杂。彳i 管是电子商务、虚 拟企业、供应链还是外包等对跨组织的要求，都需要解决以下共同的难题。 1 要规定所有组织都支持的工作流建模语言。w f m c 的规范t c 一1 0 1 6 - p 没 有为多数的_ 丁作流系统厂商所支持，它们都有自己的流程定义语言。对于异构的 工作流管理系统来说，需要一种统一的跨组织流程建模语言，它可以被转换成各 个组织工作流系统自己的流程定义语言。 2 要确定组织内部的工作流管理系统的哪些部分可以和其他组织的工作流 交互。在上述的几种商业活动中，各个组织往往是为了一个暂时的共同目标进行 合作，例如合作一个项目，在项目结束后这种合作关系就不存在了。而每个组织 实体都有其自己的主要商业目标，在某些领域还可能是竞争对手，所以它们把数 据和服务分成了私有的以及可以被外界访问的。在既定的暂时目标下，各个组织 都要进行这个工作。 跨组上织i 作流管删模掣、语和系统 3 如何维持合作各方的信任关系。这包括各方对人员、资源的分配是甭认 同，也包括对运行在对方环境中流程的信任。以外包为例，如何使乙方按照最符 合甲方要求的力式执行外包的流程。这需要在建模跨组织工作流时需要各合作方 的协商，而执行的时候也要提供对流程运行状态的监督。 4 工作流之间的交畸擞据使用什么格式，使用什么协议进行交互。 5 跨组织工作流的安全、分析和验证以及出错处理都比单个组织内的i ：作 流系统复杂的多。 1 2 2 w f m c 的互操作规范 跨组织工作流难题之就是如何实现不同工作流管理系统的互操作。而 w f m c 就是针刘这个问题定义了工作流互操作接u 规范，包括w f m c t c 1 0 1 2 、 w f m c t c 1 0 2 3 和w f m c t c 一1 0 1 8 。 w f m c t c 一1 0 1 2 的是工作流互操作性抽象规范，最新版本足1 9 9 9 年11 月 3 0 日制定的v e r s i o n 2 o b ( 草案) 。它定义了支持多个_ t 作流引擎进行交互需要的功 能。w f m c 的目的是使各个工作流管理系统的厂商和研究机构遵守这个标准进 j ： 彼此间的合作，并且理解标准中规定的互操作性的方法和原则。当一个工作流管 理系统需要使用其它工作流管理系统的功能时，这个标准规定了如何进行选择 ( s e l e c t i o n ) 另外一个工作流系统、实例化( i n s t a n t i a t e ) 和使能( e n a c t m e n t ) 所选 择的流程的方法和机制。这个工作流系统可以接收来自被选中系统的反馈信息， 包括运行中的流程的相关数据、流程的状态等。这个标准还提出了互操作性的不 同层次，不同的类型。虽然它讨论了互操作性的最基本的问题，但是距离建立一 个真正的跨组织的工作流管理系统还存在很大的距离。 w f m c t c 一1 0 2 3 和w f m c t c 1 0 1 8 都是针对上面所讲的跨组织工作流管理 系统面临的问题4 一数据交互格式。w f m c t c 1 0 1 8 规范提供了以文本形式具体 定义的各个组织的p 作流系统交换的信息的格式，而且它提出使用电子邮件的 m i m e 编码作为传输方式。这份标准规范最新版本是2 0 0 0 年7 月1 只的2 0 版。 已经有一些上作流系统厂家在原型系统中支持m i m e 互操作性标准协议，但是 e i 前还是处十测试阶段。而且，目前版本的m i m e 绑定只支持简单的链式( c h a i n s ) 和内嵌子流程( s u b p r o c e s s ) 互操作情形，其它更复杂的情况现在还不支持， w f m c f 在进行这方面的工作。w f m c t c 一1 0 2 3 ( w f x m l ) 与w f m c t c 1 0 1 8 不同，它规定了使用x m l 语言来对工作流之间传递消息进行建模。之所以存 m i m e 绑定标准之后w f m c 又推出了这个规范，很大原因是由于x m l 语占的特 点：它足结构化的并且可以用来表达数据的内容，与编程语占、数据传输方法等 实现方法和技术无关，很强大的扩展性能等。我们的模型中将扩展w f x m l 来 跨组织r 竹流管圳模型、l 再二年n 系统 定义数掘交互格式。 这螳标准需要主流上作流系统厂商的大力支持，厂商宣布支持这螳标准之前 需要经过w f m c 非常严格的测试。但是由于各自的利益关系，目前的进展情况 并不理想。 除了上述标准，还有另外一些互操作标准，如i o i n t f l o w , s w a p ( 简单工作流访 问协议) 一j 等。但是，没有一种标准能够规定跨组织工作流系统的方方面面，况 且这些标准都没有深入到系统的体系结构和实际设计的内容。本文除了描述跨组 织工作流系统的数据交换协议外，还会介绍它的模型，体系结构等。 1 2 3 跨组织工作流的研究项目介绍 现在一些工作流厂商和科研机构都在进行跨组织工作流方面的研究，也推出 了+ 些原型系统： c r o s s f l o w ：欧洲研究项目。研究开发支持虚拟企业的跨组织工作流管理 系统。主要的研究机构是i b m ，合作伙伴有德国的g m d i p s i 研究机构和荷兰的 t w e n t e 大学。这个项目于1 9 9 8 年9 月启动，历时两年。它支持各种组织的异构 工作流系统的连接，提供动态外包服务、基于合同( c o n t r a c t ) 的服务描述方法 和合同使能服务环境的动态建构。基于合同模型和合同语言，组织间可以定义跨 组织流程，动态建立和撤销虚拟企业的跨组织工作流流程使能服务环境。这些动 态配置的使能环境包括一些协作支持服务( c o o p e r a t i o ns u p p o r ts e r v i c e s ) 、代理 网管( p r o x y g a t e w a y s ) 和协同组件( c o o r d i n a t o r s ) 等。这个项目的用户合作伙 伴有爱尔兰c h u r c h & g e n e r a l 保险公司和荷兰最大电信运营商k p n 的研究所，前 者使用c r o s s f l o w 将汽车保险中的损害评定等外包给其它公司，后者将其用1 二与 t n t 邮电组的跨组织工作流管理以及应用程序集成，提高了流程管理的效率。 后文讲到体系结构时还要介绍c r o s s f l o w 。 i n t e r w o r k f i o w ”“：闩本研究项目。由k a n a g a w a 技术学院、h i t a c h il t d ，和 t o s h i b a 公司合作，用来实现分布式工作流系统的合作。i n t e r w o r k f l o w 使用w f m c 接口4 中的m i m e 绑定标准来支持跨越多组织的流程管理，实现了组织问合作 和组织内工作流系统的自治，适用于电了商务和企业问的_ t 作流管理系统集成。 它将交互流程的一方当作子流程处理，使用m a r k o v 链建模工作流系统问的服务 和接口。它使用系统自已的流程定义语言，各个组织的工作流系统使用转换器将 跨组织流程定义中相应的部分映射为系统可以处理的流程定义，并将其传递给系 统的工作流使能服务环境。事实上它也使用了网关代理组件用于各个工作流的消 息传递。值得一提的是，他们还丌发了个漂亮的三维流程定义工具。 a f r i c a 3 ：( af le x lb l er e lia b l e in t e | ii g e n tc o m m u n ic a t i o n 跨纠纵t 作流管脞模掣、语二柙系统 a r c h i t e c t u r e ) ：德国m u e n s t e r 人学的研究项目。始于1 9 9 9 年1 0 月。它提出了 - 3 0 0 基丁x m l 的消息传递机制和互操作性规范，并且给出了基于其上的系统实 现体系结构。在w f m c 的w f x m l 标准出现后，a f r i c a 借_ = jw f x m i 。的概 念并上l 在跨组织的安全性、可靠性方晴i 有很大的进步。它使用x m l 语言定义了 消息的格式，使用t c p i p 进行数据的传输，并且实现了一个原型系统，在保持 原工作流系统自治的条件下，将这个系统安装在 ：作流系统中，就可以提供支持 a f r i c a 标准的工作流系统问的合作了。 x r l ( e x c h a n g e a b i er o u t i n gl a n g u a g e ) “52 ：一种基于x m l 的t 作流建 模语言，由荷兰埃因霍温大学提出。x r l 足一种基于实例的流程定义语- k ，所 以适用于动态的跨组织工作流环境。与w f x m l 、m i m e 等互操作性标准币i 刊 的是，它能够表达活动的控制信息而非单纯的消息传递。第i 章我们会介绍 x r l ，并且扩展它使之适应跨组织环境，用它来为我们的跨组织工作流系统进行 建模。 1 3 论文内容组织 本文重点讨论跨组织工作流模型、扩展x r l 语言表示该模型以及c o w f m s 的功能模型和体系结构。论文的组织结构如下： ( 1 ) 是出一种跨组织工作流模型，对多个组织合作运行1 作流流程进行建模。 遵循不改变组织内的工作流系统的原则，基于对各组织的流程进行抽象和协调管 理的想法，提出了跨组织工作流模型。我们将跨组织模型的重点放在组织服务的 调度和协调上，把模型分为三个主要的部分：资源模型、流程模型和数据交互模 型。( 第二章) ( 2 ) 针对上一章提出的跨组织工作流模型，给出了这个模型的流程模型定义 语高一扩展x r l 语言。我们详细介绍了x r l 语言的语法，为其增加了资源模型 的d t d ，扩充x r l 的资源管理部分：定义了组织服务的d t d ，并与资源模型 结合起来。( 第三章) ( 3 ) 介绍跨组织工作流的验证基础。介绍了p e 埘网、工作流网的概念以及从 扩展x r l 语言转化成- j ：作流网的方法。我们的目的不是介绍工作流网验证的理 论内容，而将重点放在扩展x r l 语言的各种路由元素到工作流捌结构的转化方 法上。( 第四章) ( 4 ) 介绍跨组织工作流管理系统c o w f m s 的体系结构。给出了c o w f m s 的 功能模型，介绍了系统的实现结构及关键技术。洋细介绍了系统运行中的几个典 型操作，使读者对系统的运行机制有更深刻的理解。( 第五章) 浙江凡学颂l 学位论文 吩灿织t 作i j f c 崔埋一模掣、语立和系统 1 4 本章小结 本章力求读者对本文所涉及的工作流及跨组织r 作流的概念有个人致的 了解，并对本文的研究背景和研究内容做了阐述。我们介绍了工作流的历史、定 义、分类和应用，并重点阐述了工作流的术语和词汇、w f m c 参考模型这两部 分内容；然后介绍了跨组织工作流研究的背景情况，包括跨组织环境对工作流管 理系统提出的要求，w f m c 的互操作性标准，目前跨组织工作流系统的重要研究 项目等；最后介绍了论文的内容组织结构。 浙“人学坝i 学位论文跨纽 = i l 下作流管埋模掣、语击椰系统 2 1 引言 第二章跨组织工作流模型 如绪论1 - 2 1 节所述，跨组织环境对工作流管理系统提出了一些要求。而 w i m c 提出的工作流参考模型巾流程定义交换模型( w f m c t c 一1 0 1 6p ) 和n 操作规范( w f m c t c 一1 0 1 2 ) 对于实现一个跨组织的工作流管理系统来说虽然有 参考价值，但是还远远不够。 跨组织工作流流程运行在自治异构的各工作流管理系统的环境中，我们认 为，应该在保证原工作流系统自治、不改动各工作流系统代码的条件下，使得4 i 同组织的工作流管理系统能够合作共同完成跨组织的流程管理。我们的设计主要 是为了各组织能够达成共同的目标，在跨组织工作流管理系统的资源管理、跨组 织流程的流程运行管理、工作流系统数据交互和通信协议管理等方面提出一个实 用模型。 我们的设计理念是：跨组织流程模型建立在现有的各个组织异构工作流管理 系统环境之上，通过各方合作设计一个能够达到共同目标的跨组织流程，这个跨 组织流程由各部分一我们定义为组织服务( 见定义2 7 ) 一组成。组织服务是活动 集合的抽象表示，它们之间的依赖关系和交互方式也具有抽象性特点，存运行过 程当中组织服务能够被映射成各个组织工作流管理系统识别的流程定义。存这个 映射过程中，任务、约束和资源都被具体化，能够在各个组织工作流管理系统中 运行，并且在运行过程中需要和其他的工作流管理系统进行交互。 跨组织工作流管理系统和传统的组织内工作流管理系统关注的重点不同，后 者侧重于对单个组织的流程、活动的迁移关系和相关数据等的管理，而前者则侧 重如何建立合作组织的资源使用模型、如何建立抽象的流程定义、如何定义各种 组织传递数据需要遵循的协议以及交互数据的格式等。所以我们提出的跨组织模 型包括资源模型、流程模型、数据交互协议及格式三个部分。 2 2 资源模型 不管是组织内的工作流管理系统还是跨组织的工作流管理系统，资源管理都 是个不可或缺的部分。一些工作流管理系统把资源管理分成组织管理( 用户、 角色、组织和职位等) 和其他资源管理( 机器、会议室等) 。我们认为它们之削 有很多共同性，所以把它们统一为资源管理。跨组织工作流管理的资源模刑弓组 织内工作流组织的资源模型既有相同点又有不同点。方面，跨组彭l 工作流管理 9 i f i 江人学坝1 学位论爻j l | 辱u l = 丁作流管理一模型、语苦和系统 与组织内的1 作流管理一样，都需要人员来管理流程、需要软硬件资源运行流程 实例：另一方面，二者4 i 同是，跨组织的资源模型侧重于组织间的合作和协调， 管理组织问共享的资源，还要与组织内的资源模型相对应以便映射到组纵内的资 源模型。 我们总结了二者的不l 刊点如下，这也是我们资源模型设计的主要方面： 跨组织工作流管理系统需要不同于传统的工作流管理系统的角色。传统 的工作流的角色主要是为了执行任务，而跨组织的工作流管理系统必须 考虑各个组织n j 的合作，安排承担责任并具有相应权限的角色； 跨组织工作流管理系统中使用的资源是各个组织共享的资源，如数据库 服务器、文件服务器等，它们处理各个组织的数据和消息； 在跨组织工作流管理系统中，参与流程的组织往往派出熟悉相关、世务的 团队来参与台作。团队化管理有效率高、柔性大等优点，我们的模型支 持团队管理。 2 2 1 基本概念 定义2 - 1 组织资源资源在我们的模型罩与组织紧密相关，换句话说，资源都从 属于某一个组织，我们称其为组织资源，对应于定义中的0 。资源模型定义为一 个4 元组o ：= ( r ，r t ，r c ，o c ) 表示，o 表示资源模型，它由资源、资源集合，资 源类引用构成。其中， r ：具体资源，包括人力和非人力资源 r t ：资源类引用，表示一定数量的某种类型资源 r c ：资源集合，表示一定数量具体的资源 o c ：连接器，它建立o 和r ，r t ，r c 之间的映射关系 团队资源是一种特殊类型的组织资源，当组织以团队的形式构成时，所别应 的资源就是团队资源。 小管是团队资源还是组织资源，最终是由每个具体的资源组成，或者是一定 数量的员工，或者是一台运行着应用程序的计算机。这里，我们看一下具体资源 的概念。 定义2 - 2 具体资源具体资源分成两种类型，人力资源和非人力资源。将其表示 为个2 元组：r ：= ( h r ，n h r ) 。其中， n h r ：表示非人力资源。在我们的系统旱有表示场所的会议室、科室，也 有表示机器设备的计算机、投影仪等。它可以表示为一个元组 1 0 浙汀人学坝l j 学位论史 跨组织1 作流管j 坐一模型、卅i 羽i 系统 n h r ：= ( i ，c ，a 矿) 。其中， i ：表示这个具体的非人力资源 c ：这个资源的能力函数，如机器的效率，科室的容量等 a v ：表示这个资源的可用性函数，如资源可以使用的时间、是否已经 预订等 h r ：表示人力资源。它可以表示为3 元组h r ：( u ，r l ，h c ) 。其中， u ：表示用户 r l ：角色，符合某种条件的用户的集合 h c ：用户和角色的关联条件 这里需要提起注意的是，角色是我们资源建模的一个重要内容，它不仪 提供了符合某种条件的用户的集合，而且我们还提出了表达角色和角色之间、角 色和用户之问关系的概念，如代理关系、继承关系等。这使得在动态的多组纵环 境中系统资源管理方面提供了较好的柔性。下文中我们会详细介绍跨组织工作流 管理中使用的各种角色。 为了更真实的表示现实世界，我们提出了资源类和资源集合的概念。 定义2 - 3 资源类按照资源的属性将资源分成几种类型，目前支持的有角色( 用 户类) 、场所类( 科室等) 和机器类( 计算机、投影仪等) 。资源类的元组表示形 式是r t ：= ( a t t r ，a f ) 。其中， a t t r ：表示资源的属性集 a f ：表示该资源属性的函数。函数值相同的各个资源构成同一种资 源类 定义2 - 4 资源集合资源集合是从目的的角度将资源分类，为了完成同一个目标 的各种资源为了方便管理而构成一个资源集合。在我们的跨组织流程管理中，往 往流程需要使用的资源以一种集合的方式给出，因此我们在资源建模中提出了资 源集合的概念。资源集合根据所包含资源的不同性质，可以分为具体资源集合( 张 三利他的机器) 、抽象资源集合( 两名副教授) 以及二者的混和( 张三和两名教 授) 。以元组形式表示为r c ：= ( j 9 ，d f ) 。其中， d ：表示使用该资源的目的 d f ：该资源的目的函数。函数值相同的各个资源构成同一个资源集合 定义2 _ 5 用户用户表示为一个3 元组：u = ( p w ，r f ，0 j ) 。其中， 凡：用户密码，每个用户需要设置一个密码 浙江人掌坝i 学位论文蝣纽f _ t = 作流管理模掣、谱j 耳n 系统 r ，：用户角色列表，一个用户可以同时具有多个角色，角色表示用户 的权限，在多用户环境下，角色的划分显得非常重要。我们将在下j 文中洋 细介绍资源模型包括的角色，并对每种角色的权限进行描述 0 ，：用户组织列表，用于描述用户所在组织。用，o 与组织是多对一的关 系 定义2 6 角色角色表示为一个4 元组：r ：= ( p ，r ，r p ，r i ) 。其中， p ：角色所对应的职位。我们把职位与角色相关联，而不与具体的某个 用户相关联，职位和角色是多对多的关系 月：该角色具有的权限。我们的系统简化了权限的设计，没有单独的权 限模型。权限仅与业务相关，具体而言，如访问共享数据库、文档 管理器的权限、对组织服务注册器的管理权限、运行和监控组织服 务的权限等。下文中我们将看到跨组织工作流系统的角色划分，从 而了解它们的权限 r p ：该角色与职位的关联函数，用于映射角色和职位之间的关系 r ，：角色与角色或者角色与用户的关系。我们的模型为角色和用户建立 了代理和继承的关系。代理是指两种角色或用户完成某任务的能力 相当，可以相互代理；继承是采用了面向对象的术语，在建模具有 父子关系的角色或用户时，用它来表示 我们已经看到了与资源模型相关的基本概念的定义，有组织资源、具体资源、 资源类、资源集合、角色和用户等。下面使用u m l ( 统一资源建模语言) 来表示 我们的跨组织模型。 2 2 2 资源模型u m l 图 图2 一l 是使用u m l 表示的跨组织资源模型图，也是对上述概念的总结。 这个资源模型中，组织资源是具体资源、资源类和集体的集合。具体资源分 为人力和非人力资源。资源类型是组具体资源的抽象实体，如角色、机器类型 和场所类型等。 从图中可以看出用户和角色是多对多的关系，一个用户可以对应多个角色， 一种角色也可以对应多个用户。代理和继承是两种关系，表明它们之间的继承和 代理的关系，角色与角色、角色与用户、用户与用户之间都可以使用这两种关系。 浙江人学倾1 学位论文 图2 1 跨组织工作流资源模型u m l 图 资源类型实体允许分配某种类型的资源而不是分配具体的资源。为了使任务 能够使用一组用户、机器和场所，组织引进了集合的概念，包括员工的集合、机 器的集合和场所的集合等。集合实体被分成具体集合、类型集合和混合集合等子 类实体。具体集合实体表示具体的资源集合，类型集合表示资源类型，混合集合 町以既包括具体的资源和资源类型。资源引用用柬允许多个资源类型加入到一个 集合中。可用度量用来描述某个资源实体可以使用的时间段等。 2 2 3 资源模型特点 这样建模的好处就是适应跨组织工作流管理的需要，因为往往各个组织派出 熟悉相关业务的代表组成一个委员会，需要根据能力给各位代表分派角色使其担 任相应的任务。为了运行这样的流程，还需要各种非人力资源，因此也需要对它 们进行管理。将资源分类可以使得能够以共同的方式对人力和非人力资源的共性 进行管理，资源集合的提出可以在组建项目团队时给予支持。多数工作流管理系 统不提供对团队的支持。在我们的模型中，对于使用员工和机器、员工和场所等 组成的资源集合来执行流程的情况，把它们构建成团队资源进行管理非常方便。 浙江人学删! l 学位论文跨卦l 织t 作流管理 萸型、语刍和系统 2 2 4 角色构成 前面己经提到，在跨组织工作流流程管理中，涉及到不同组织不同人员进行 合作，为了能够有效的运行跨组织流程，角色的划分非常重要。我们将涉及到的 人力资源划分成以下各种角色：流程督管、工作流设计者、参与跨组织工作流的 各组织派出的参与者、共享文档的管理员和共享数据库的管理员。他们的关系如 下图。 图2 2 跨组织t 作流角色关系图 图2 2 中显示了一个跨组织工作流中出现的各种角色，各角色的权限如f ： 1 ) 流程督管 确定流程的目标、各组织共享的资源、整个流程的时间