（计算机应用技术专业论文）电子政务中构建工作流开发平台技术的应用研究.pdf

北方工业大学硕士学位论文 摘要 电子政务是建立廉洁政府、提高工作效率和实现信息资源共享的重要手段之一， 其主要目标是通过利用讣算机技术、信息技术和现代化管理技术等来整合政府的信 息资源并促进信息的有效流转，同时也希望通过实施电子政务网上办公平台不仅能 够实现独立环节的政府办公，同时能更有效的将各个环节衔接起来，使得政府的业 务过程实现自动化处理。这也是目前工作流技术亟待解决的问题。 针对这一需求，本文提出了基于丌源工作流引擎的工作流丌发平台设计方案。 利用丌源工作流技术可以增强系统的灵活性和安全性。该方案将用户分为二级：普 通用j 、1 、系统管理人员和系统开发人员。由于这三级用户的分解，使得各个层次用 户的任务更加明确、对整个丌发平台的设计也有了更进一步的细化，能更有效的提 高系统的町维护性和扩展性。 本论文是基于j 2 e e 环境下实现的，将符合工作流管理联盟舰范的开源工作流 引擎和过程定义工具整合在电子政务系统环境下，构建了一个二l 作流丌发平台，主 要结论如下： 1 采用j 2 e e 技术架构整个应用系统以满足工作流丌发平台中低费用、高可 用性、高可靠性以及可扩展性的应用需求，而且使系统易维护性得到了增强。 2 充分利用开源的工作流产品来整合电子政务系统，可以提高系统的灵活性和 扩展性，可以灵活的设计、l k 务流程，减少系统维护成本，增强系统开发的可靠性。 关键词：电子政务，工作流，j 2 e e ，开发平台 北方工业大学硕士学位论文 r e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o no fd e s i g n i n gw o r k f l o wp l a t f o r m t e c h n o l o g yi ne g o v e r n m e n t a b s t r a c t e g o v e r n m e n ti sa ni m p o r l a n tw a yt oe s t a b l i s had i s i n t e r e s t e dg o v e r n m e n t 、i m p r o v i n g w o r ke f f i c i e n c ya n ds h a r i n gi n f o r m a t i o nt oa i mt oc o n f o r m i t ya l lk i n d so fi n f o r r n a t i o ni n g o v e r n m e n tu s i n gc o m p u t e rt e c h n o l o g y 、i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y 、m o d e mm a n a g e m e n t t e c h n o l o g ya n dt oi m p l e m e n te f f e c t i v ee - g o v e r n m e n tp l a t f o r mt on o to n l yi m p l e m e n t g o v e r n m e n tw o r ki ns i n g l en o d eb u ta l s oj o i ne v e r yn o d et om a k ew o r ka u t o m a t i c a l l y t h i si sam a t t e rt h a ti sr e s o l v e db vw o r k f l o wt e c h n o l o g y a i mt ot h i sr e q u e s t ，t h ep a p e rb r i n g sf o r w a r dad e s i g ns c h e m eo fw o r k f l o wb a s e do n o p e ns o u r c ew o r k f l o we n g i n e u s i n go p e ns o u r c et e c h n o l o g yc a ne n h a n c es e c u r i t ya n d a g i l e t h es c h e m ad i v i d e su s e r si n t ot h r e ep a r t s ：n o r m a lu s e r s ，s y s t e mm a n a g e r s ，s y s t e m d e v e l o p e r d u et ot h r e el e v e l so fu s e r s ，t h ea i mo fe a c hl e v e lo fu s e r si ss p e c i f i ca n dt h e w h o l ep l a t f o r m sd e s i g nh a sf u r t h e rd e t a i la n dc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v em a i n t e n a n c ea n d e x p a n s i b i l i t y t h i s p a p e ri s b a s e do nj 2 e ee n v i r o n m e n t t h es y s t e mc o m b i n e so p e ns o u r c e w o r l d l o we n g i n ew i t hp r o c e s sd e f i n i t i o na n dp u ti ti n t oe g o v e r n m e n te n v i r o n m e n t w e c o n s t r u c taw o r k f l o wd e v e l o p m e n tp l a t f o r m i t sm a i nc o n c l u s i o ni sa sf o l l o w s ： i u s i n gj 2 e et e c h n o l o g yt oc o n s t r u c tt h ew h o l ew o r k f l o wd e v e l o p m e n tp l a t f o r mc a n s a v eal o to fm o n e ya n dm e e tn e e d so fh i 曲u s a b i l i t y , r e l i a b i l i t ya n de x p a n s i b l ea n d i m p r o v em m n t e n a n c e 2 u s i n go p e ns o u r c ew o r k f l o wp r o d u c t st oc o n s t r u c ta l le - g o v e r n m e n ts y s t e mc a n i m p r o v ea g i l i t ya n de x p a n s i b i l i t y ，d e s i g nf l e x i b l yw o r kf l o w , r e d u c ec o s to fm a i n t e n a n c e ， a n de n h a n c er e l i a b i l i t yo fs y s t e md e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：e - g o v e r n m e n t ，w o r k f l o w ，j 2 e e ，d e v e l o pp l a t f o r m - 2 - 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注和致谢的地方外，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j e 直王 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。 学位论文作者签名彳聋球签字日期：气绎瑚叫日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解j g 直工些盔堂有关保留、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 文被查阅和借阅。本人授权j e 直王些盘堂可以将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) 学位论文作雩签名：彳彳、期 签字日期：矿占年f 月喜旧 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 签字日期：。年r 月j f 日 电话： 邮编： 北方工业大学硕士学位论文 1 引言 1 1 论文研究背景和意义 本论文来源于我的导师李也白教授的北京市门头沟区工业局电子政务系统项 目，将前期具体的理论研究运用到我国电予政务这一特定的领域中。 政府政务工作是由政府各个部门各种政务流程交织在一起而组成的庞大的网 状流程，因此无处不在。这就要求政府部门在目前这样一个充满竞争和变化的外部 环境下进行电子政务建设时，自身的政务软件系统必须是能够随需r 面变的，能够不 断调整和优化政府部门的各种政务流程，并在必要时对政务流程进行重组，从而实 现管理的高度灵活性。 随着我国改革开放进程的加快，出迫切要求建立一个高效廉洁的政府，而电子 政务是提高政府办公效率的重要手段之一。当前我们正处在信息和知识革命的时 代，政府通过电子政务工作流管理系统，可以获得较高的实用性： ( 1 ) 利用电子政务工作流开发平台的自动化能力，确保政务流程管理得到清晰 的划分，局部的变化不再影响到政府的整体的运作，使政府工作标准化、自动化、 流程化。 ( 2 ) 实现流程在计算机上的自动处理，大大缩短流程的生命周期，同时政府可 以控制后台系统的数据传输，并在基于w e b 的政府门户中显示这些信息。 ( 3 ) 电子政务中的工作流管理系统能够根据实际需求调整和添加流程中的业务 功能，降低系统实施和运行成本，同时可以对数据集成进行有效的管理。 工作流平台是用于实现工作流建模、执行、监控、分析和优化的基础中间件 平台。它最直接的用途就是和政府的流程重构技术( g o v e r n m e n tp r o c e s s r e e n g i n e r r i n g ，g p r ) 相结合管理政府的各种流程，实现政府流程自动化。流程重 构是对政府政务过程中的核心流程进行根本的调整和重新设计。一方面实现了业务 流程在计算机上的自动处理，大大缩短了流程的生命周期，提高了政府工作效率： 另一方面，又可以使用户清楚地了解政府的政务流程，找出改进之处，快速地提出 流程重组的方案。 北京市门头沟工业局是国家行政部门，负责管理北京市门头沟区的所有工业和 北方工业大学硕士学位论文 乡镇企业。他们的日常业务主要包括两个部分：一部分是工业企业和乡镇企业的项 目申报审批，另一部分是局内的各项业务工作，包括用车管理、日常工作管理、会 议管理等。多年以来，工业局已经初步形成了一套比较完整的业务流程来开展工作。 随着国家信息化工作的开展，及我国加入w t o 以后，工业局迫切需要提高办事 效率，加强业务流程的改造，节省日常业务项目开展的成本，明确工作职责，因此 需要进行信息化改造，实施一套网络信息管理平台，也就是电子政务系统。工业局 电子政务系统( 简称：b j m i ) 就是在这种背景下提出、设计和开发的。图1 1 是该电 子政务系统的总体结构图： g2bg2c 电子政务系统总体框架 图1 1 电子政务系统总体框架 该工作流开发平台是b j m i 系统中一个功能子模块，经过前期的工作，我们已经 搭建起来一个电子政务系统平台，设计开发了外网信息发布、内网的办公自动化和 专网的工业项目申报等，并投入实际的应用中。在此基础上构建工作流开发平台， 主要目的是利用此平台来设计和规范工业局业务流程，提高政府工作效率，增强政 府办公的透明性。 1 2 国内外研究现状 在工作流技术的研究中，比较著名的是i b m 公司的a 1 t a d e n a 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 d e 以及m e n t o r 等研究项目。 北方工业大学硕士学位论文 1 2 1 基于持久消息队列的分布式工作流管理系统一e x o t i c a e x o t i c a 的工作流管理系统由许多具有自治能力的节点组成。每个节点的运行 都独立于其它节点，节点之间通过可靠的消息队列通知对方过程中某一步已经完 成。这种运行机制避免了节点在过程运行中不断与服务器通信所造成的瓶颈。如果 其中个节点出现故障停止运行，其余节点仍能正常运转。e x o t _ i c a 使用i b m 本身 的工作流产品f 1 0 w m a r k 提供的建模工具建立模型。为了更好地处理活动和应用之 间的信息传递，该建模工具引入了输入容器、输出容器和数据流等模型元素。数据 流由过程模型中的数据连接弧组成，它描述了各个输入容器和输出容器之间的映射 关系，使得活动间可以相互传递数据信息。e x o t i c a 面向分布式环境下的用户，其 过程实例的运行分布在整个运行环境内，由各个节点根据模型的定义和具体实例运 行情况推进实例的运行。 1 2 2 具有自适应能力的工作流管理系统一m el e o r m e t e o r 的研究目的是开发出一个能够支持大规模复杂的：r 作流应用系统，并保 证这些系统能在企业问异构的环境中正常运行。该系统采用了完全分布的体系结 构，并实现了对工作流任务的分布调度。m e t e o r 可有效地支持企业实现动态经营过 程重组。整个系统由建模工具、自动代码生成器、运行环境、监控器和数掘库组成。 m el e o r 提供了一套图形化建模工具，包括流程设计器、数据设计器和任务设计器。 其中，流程设计器用于定义整个工作流模型中各个活动问的关系；数据设计器用于 定义执行活动所使用和传递的数据；任务设计器可支持五种不同类型的活动，即非 事务型、事务型、w e b 型、人机交互型和两阶段提交型，并描述了如何激活这五种 不同类型的活动。m e t e o r 建立的模型将以工作流中介语言( w o r k f l o wi n t e r m e d i a t e l a n g u a g e ，w i l ) 的形式保存起来。w l h 能够记录活动问的前驱和后继关系、活动 间所传递的数据对象、数据对象的定义以及活动的具体描述和激活方法等等。 m e t e o r 为基于c o r b a 的运行系统和基于w e b 的运行系统分别提供了相应的代码生成 器，它以w i l 格式的工作流模型为输入，为活动管理器提供实际运行代码，包括调 度、活动激活、数据对象获取以及出错恢复等功能的代码，它还可以输出代码，对 数据设计器定义的数据对象进行维护和操作。m e t e o r 提供的工作流运行支持系统有 o r b w o r k ( 基于c o r b a 的完全分布式工作流执行系统) 、n e o w o r k ( 基于c o r b a 的集 中式执行系统) 和w e b w o r k ( 基于w e b 技术的完全分布的执行系统) 。m e t e o r 还对 各种异常情况没计了专门机制和函数，负责检测异常情况。当异常发生时，可以交 给异常处理函数处理，也可以执行一个补偿活动来取消出错活动所产生的影响。 北方工业大学硕士学位论文 1 2 3 基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统w i d e w i d e 主要目的是利用分布式数据库和主动数据库技术来实现工作流管理，并提 供先进的、面向应用的软件产品。w i d e 工作流模型包括：组织模型、信息模型和过 程模型。它不仅定义了工作流的基本要素，而且还支持组织模型建模、复杂的活动 约束分配、动态流程控制、复杂过程结构以及工作流事务处理。 ( 1 ) 组织模型记录了企j 啦内组织结构和资源的信息。 ( 2 ) 信息模型定义和维护工作流实例运行过程中所需的全部数据，并管理这些 数据的使用范围和表示方式。 ( 3 ) 过程模型是w i d e 工作流模型的主模型。它的活动具有以下属性：前条件( 规 定活动开始的标志) 、活动所要进行的操作、后条件( 表明活动结束的条件) 、角色 限制以及对系统定义和用户自己定义的异常情况的处理。 w i d e 提出的工作流管理系统包括三层：最底层是数据库层。第二层为基本访问 层( b a s i ca c c e s sl a y e r ，b a l ) ，实现对数据库的屏蔽，b a l 为用户提供了一个面 向对象数据库的操作接口，并将其映射为底层的关系型数据库操作接口。最顶层是 服务器层，提供事务管理服务和规则支持，同时还为系统用户提供访问接口。该服 务器层包括工作流机、事务管理和规则支持三个模块。w i d e 对异常处理进行了充分 研究，它使用主动规则技术描述异常情况及其处理方法。w i d e 定义了警告、工作流 运行异常和组织异常等三种情况，并分别设计了不同的异常处理策略和函数。最简 单的方法就是采用e c a ( e v e n t c o n d i t i o n a c t i o n ) 技术来实现，即当事件发生时， 在条件满足情况下执行某个动作。w i d e 将系统对异常情况的发生、判断和处理方法 写成一条条规则，记录在数据库中。当事件被激活时，系统根据所记录的规则进行 处理。 1 2 4 基于状态与活动图的工作流管理系统一m e n t o r m e n t o r 项目的研究是为工作流模型的定义、执行和控制提供一个中间件平台， 它采用状态和活动图作为建模规范，使用一个可视化工具s t a t e m a t e 作为建模工具， 执行活动中所需要的软件可以通过s t a t e m a t e 中的扩展接口集成到系统中，用户也 可以使用其它规程建模工具来建立模型，m e n t o r 可将所建的模型自动转化成状态活 动图。活动图描述活动之间的数据流动， 状态图中，状态的转换由e c a 规则驱动。 状态图规定活动之间控制信息的流动。在 状态图还提供正交组件，允许处于相同层 北方工业大学硕士学位论文 次的两个状态图可互相独立地并行执行。为了支持异构环境下的各种应用程序，系 统以c o r b a 产品为底层支持。系统中所有需要被激活的应用程序都必须包装，并提 供i d l 调用接口。 1 3 论文所要研究的问题 ( 1 ) 遵循w f m c 规范，实现工作流引擎接口：遵循工作流开发规范是十分重要。 w t f c 在成立之后相继推出了一系列工作流标准和规范，遵照其规范来进行系统的开 发和设计，有利于增强系统的扩展性和兼容性。本课题主要遵循工作流管理联盟推 出的接u 标准来实现自己的工作流开发平台。 ( 2 ) 过程定义的设计：过程定义的设计是规范和整合业务流程的主要渠道，我 们在抽取出业务的基本模型后，利用标准的工作流过程定义工具来设计和实现工作 流的过程定义。 ( 3 ) 过程定义的实例化和执行：实现工作流的接口，将设计好的过程定义导入 工作流引擎执行，在实际的运行中检验业务规则和系统效率。 ( 4 ) 丌源工作流引擎s h a r k 和过程定义工具t w e 的研究，通过t w e 定义符合规 范的过程定义，生成过程定义文件：研究s h a r k 的系统体系结构和实现的基本思路， 将s h a r k 部署到系统中，初步搭建起一个工作流开发平台。 1 4 论文结构 本文分析了在遵循w f m c 规范的基础上构建工作流开发平台的基本思路，研究 了工作流的相关标准和规范，在此基础上，深入分析了过程定义的主要属性，同时 在基于j 2 e e 的架构，设计并实现了基本的工作流开发平台。论文的主要结构如下： 第一章引言部分主要介绍了课题的研究背景，目前国内外的主要研究现状以及 论文所要解决的主要问题。 第_ 章电子政务介绍部分主要分析目前国内外研究电子政务的基本现状，采用 工作流技术的必要性，从而选择适合自己的发展方式。 第三章工作流技术综述部分主要介绍了工作流的相关技术和规范，它也是系统 实现的理论基础。 第四章过程定义接口分析部分主要分析了过程定义文件的主要元素和属性，介 绍了过程定义语言的各个实体。 e 北方工业大学硕士学位论文 第五章工作流开发平台的设计与实现主要讨论了本平台的实现机制和工作流 程，并采用j 2 e e 架构实现工作流开发平台。 第六章工作流前景展望主要介绍了目前工作流技术的主要发展方向。 北方工业大学硕士学位论文 2 电子政务及j 2 e e 介绍 随着我国信息化的普及，在政府中加强对传统业务的信息化管理也显得越来越 重要。我国政府也制定了一套较为完整的信息化发展纲要，通过现代化的管理手段 处理政府业务已经势在必行。 2 1 电子政务概述 电子政务是集行政管理和信息技术的综合性系统工程，是提高政府办公效率的 重要手段之一，其实质就是利用计算机技术等来进行政务活动。 电子政务就是政府机构应用现代化信息和通信技术( 计算机，网络，数字电视 等) ，将管理和服务通过网络进行集成，在互联网上实现政府组织结构和工作流程 的优化重组，以实现政务信息数字化、政务公开化、服务网络化等r 标的过程，从 而向全社会提供全方位的、规范而透明的管理和服务。从方法上看，也可以说电子 政务是政府机构运用现代网络通信与计算机技术，将其内部和外部的管理和服务职 能按照可能与高效的原则经过优化组合后在阚络上实现，从而打破时间、空间和部 门分割的制约，为社会公众及自身提供一体化的高效、优质、廉洁的管理和服务的 过程。其目标就是建立政府公众信息刚，并形成政府系统共建，共享的电子信息资 源库，目的就是提高工作效率、增强依法行政的透明度、改进公共政策的质量、增 强决策的科学性，为社会提供服务，使政府的各项临管工作更加严密有效，服务更 加便捷高效，最终实现建设“廉洁、勤政、务实、高效”的政府。 电子政务包括三个组成部分：一是政府部门内部的信息化办公，目前各个政府 部门使用的办公自动化系统就属于此类；二是政府各个部门之间通过计算机网络而 进行的信息和资源共享以及即时通信，目前已经基本建设完毕的“三金”工程就是 该类的典型例子；三是政府部门通过网络和公众、企业等进行的双向信息交流，例 如政府的信息发布、网上申报、网上招聘等就属于第三种电子政务的范畴。所以， 一个完整的电子政务系统应当是上述三种系统的有机的结合。 电子政务的任务就是应用计算机技术米构建政府工作的综合信息化，并与其它 的系统进行有效的联系，归纳起来，其主要功能主要有如下： ( 1 ) 提高政府机关在行政、服务、管理等方面的效率，有助于精简政府机构，简 化办事程序。 北方工业大学硕士学位论文 ( 2 ) 在计算机技术、信息技术等高新技术的支持下， 管理和科学决策水平。 ( 3 ) 利用政府机关丰富的资源库和便捷的网络设备， 等提供优质的多元化的信息服务。 2 2 国外电子政务现状 可以提高政府机关的民主 可以为企事业单位、公民 电子政务是政府管理实现信息化的必然趋势，从2 0 世纪7 0 年代开始，困外提 出了“信息高速公路”的概念，到9 0 年代得到了较快的发展，纵观其发展状况， 有以下几个特点： 2 2 1 统一规划，制定标准 电子政务发达国家普遍制定了统一的规划，例如美国早在1 9 9 3 年就制定了美 国国家基础设施行动计划，确定了美国推动电子政务发展的目标：加拿大在1 9 9 4 年提出了一份有关发展信息高速公路的战略框架：欧盟制定了“信息社会行动纲 领”，对电子政务的发展做出了系统规划。 2 2 2 成立专职机构，负责信息化工作，实现业务的整合 1 9 9 4 年，美国“政府信息技术服务小组”提出把发展整合电子化信息服务作为 重点，加拿大则给电子政府核心信息基本框架给予以下的定位：统一的电子政务基 本框架及服务；一站式的中心服务；网络布局合理化等。 2 2 3 由易到难，分阶段实施 美国的电子政务经历了以下的四个实施阶段：首先提供一般的网上信息，简单 的业务的处理到进一步发展成门户网站，更复杂的业务处理，实现初步的业务协作； 其次是实现政府业务的重组，建立更复杂的系统；最后建立具有一定适应能力的政 务处理系统，实现政府与企业、公民的互动式的信息交流和服务：同时建立起更复 杂的技术支持系统。从以上可以看出，电子政务的建立是一个复杂的过程，我们必 须有计划、有步骤的实施。 2 2 4 通过制定完善的法律、法规来加强信息安全的保护 信息安全是许多国家发展电子政务的过程中高度重视的问题。为此，制定了统 一的信息安全标准，例如数字签名标准，加密标准等，确保政府所拥有的庞大的信 息能得到安全的存放和维护。 北方工业大学硕士学位论文 美国政府规定，任何联邦政府的信息系统在没有通过隐私保护的评估和将评估 送交联邦政府之前，不得搜集公众信息或投入使用。新加坡政府制定了配套的信 息安全指南、屯子认证安全指南、电子交易法、电子交易执法指南等法规， 更好的促进了电子政务的发展。 2 2 5 通过市场化运作，提高电子政务实施的范围和效率 电子政务需要企业和公民的使用，必须提高全体公民对电子政务的应用能力， 英国在全面实施电予政务之前针对政府工作人员的实际需要及时的开展培训，韩国 政府则通过实施“全国信息化教育计划”，全面普及信息化教育，以更快的消除不 同地区、不同人群之间的“数字鸿沟”。 通过对一些发达国家的电子政务化的发展状况的分析，我们可以看出，实施电 子政务不仅仅是推进信息化过程，更主要的是通过电子政务这种信息技术来改造和 整合传统的政府管理方式，建立政府和公众社会的互动，体现更加快捷、方便的公 共服务。 2 3 我国的电子政务建设 我国的信息化起步于2 0 世纪8 0 年代中期，目前各个部门都在启动电子政务建 设，现在已经仞具规模，形成了一套电予政务发展战略框架，具体表现如下： 一是以“金”字头为代表的多项工程取得了突破性的进展，已经实施了金桥、 金关、金卡和金税等信息化工程。 二是政府上网工程初具规模，到2 0 0 1 年，全国大多数县级以上政府都设有站 点，并通过网站向社会发布信息，有的已经开始提供网上服务。 三是信息资源建设，包括建立信息体系和人口库、法人库、信息资源和空间地 域库、宏观经济库等四个数据库，为政府部门提供最基础的数据资源。 由于我国电子政务的全面推进正好与政府职能转变的过程同步进行，这就要求 我们在设计电子政务系统的时候应该充分考虑灵活性，必须使工作流软件系统对诸 如政府流程、组织结构框架、角色重新分配等带来的变化有很强的适应性；应当符 合工作流管理联盟w f m c 标准的可扩展性：与平台的无关性；w e b 浏览方式的易用性。 我国的电子政务尚处于起步阶段，必须加强统一规划，制定统一的标准。从管 理层面上说，各自为政和电子政务的系统性、开放性相背离，而电子政务的巨大的 北方工业大学硕士学位论文 推动力将促使政务的标准化，以应对电子化的基本要求。从技术层面上说，目前我 国的电子政务还没有出现统一的实施标准，跨职能的电子政务的实施在技术上存在 的一定的难度，因此建立相应的标准将成为我国电子政务的必由之路。 2 0 0 2 年1 月，我国国家标准化管理委员会和我国信息化工作办公室成立了电子 政务标准化小组一“国家电子政务标准化总体组”，由该小组负责标准化的具体实 施。 总体组的主要工作是研究国内外与电子政务有关的标准的发展动态，与政府部 门，技术专家一起研究我国的电子政务标准。从网络基础设旖、应用支撑和面向应 用三个层面，初步拿出包括总体标准、应用标准、应用支撑标准、信息安全标准、 网络基础设施标准以及管理标准6 大部分组成的电子政务标准化意见。总体组制定 了电子政务标准化指南，共分为以下六个部分：总则，工程管理，网络建设， 信息共享，支撑技术，信息安全。其中一些规范尚处于探索阶段。 2 4 电子政务中实施工作流的必要性 就政府的业务工作流程特点来说，很多业务涉及多个单位和部门，需要不同的 部门之间进行多次的沟通和协调，才能完成业务处理。在这种情况下，实现部门之 间的协作办公就显得十分重要。所以协作就已经成为电子政务建设的核心问题之 一。对此，人们提出了协同电子政务的概念，国家电子政务标准化总体组也在近期 颁布了协同工作标准。协同电子政务就是通过信息技术建立有效的协作机制，实现 业务部门、单位之间信息的及时沟通和传递，协同功能是电子政务系统必须具备的 功能之一，而在解决这个问题方面，工作流技术作为基于流程的信息技术方案在提 高政府业务处理效率，优化政府业务流程，改善政府管理水平方面具有独特的优势。 它也正是从业务流程出发，以流程自动化和业务的整合为目标，在实现电子政务的 协同性目标方面具有巨大的价值p 】。 2 5j 2 e e 架构 2 5 1j 2 e e 的体系结构 j 2 e e 是s u n 公司推出的适用于创建服务器应用程序和服务的j a v a2 平台企业 版【2 】( j a v a2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n ) ，它定义了一个开发分布式企业级应 用的规范，其目标是提供平台无关的、可移植的、安全的并支持并发访问，完全基 北方工业大学硕士学位论文 于j a v a 的开发服务器中间件的标准，j 2 e e 提供了一个多层次的分布式应用模型和 一系列开发规范。多层次分布式模型式根据功能把逻辑分成多个层次，每个层次支 持相应的服务器和构件，构件在分布式服务器的构件容器中运行，容器间通过相应 的协议来进行通讯，实现构件中的相互调用。由于j a v a 具有“w r i t eo n c e ，r u n a n y w h e r e ”的特性，使得j 2 e e 技术在分布式计算领域中得到了快速发展。 j 2 e e 平台提供多层分布式应用模型，能够重用构件，能为用户提供统一安全模 型和灵活的事务处理控制。在j 2 e e 规范中进行了以下的分层： 客户端层浚层代表了访问系统的人员，应用程序或系统的客户端。它 是整个系统的对外接口，可以是w e b 浏览器，j a v a 应用程序，j a v aa p p l e l 等。 表示层该层封装了用来访问本系统的所有客户端的表示层逻辑，该 层解释客户端的请求，提供单次登录，实现会话管理，控制对业务的访 问，客户端回复。可以是s e f v l e t ，j s p 等。 业务逻辑层段层提供业务服务，包括业务数据和业务逻辑。通常应用程 序的大多数业务处理集中在本层，e j b 在业务层。 集成层( 数据访问层) 该层负责与外部系统和外部资源通信。 资源层该层包括业务数据源和外部系统资源，如o r a c l e 数据库等。 j 2 e e 的这种多层的方式可以使企业级应用具有很强的伸缩性，它允许每层专注 于特定的功能，例如：让w e b 服务器负责提供页面、应用服务器处理应用逻辑、而 数据库服务器提供数据库服务。其平台体系结构如图2 1 ： 北方工业大学硕士学位论文 图2 1j 2 e e 平台体系结构图 j 2 e e 平台的整体结构包含的主要核心技术有：j d b c 、e j b 、r m i 、j s p 、j a v a s e r v l e t s 、j m s 等，j 2 e e 本质上是由一整套服务、应用程序接口和协议构成，它对 开发基于w e b 的多层应用提供了功能支持。 2 5 2j 2 e e 在我国电子政务建设中的优势 j 2 e e 为构建具有可伸缩性、高可靠性、高性能的系统提供了良好的机制【2 2 】，主 要包括以下几个方面【4 j ： ( 1 ) 简单的结构与开发：j 2 e e 支持组件开发模式，因为是基于j a v a 语言的，所 以这种模式提供了一次编写，处处执行的可移植功能。基于组件的j 2 e e 开发模式 可在几个方面加强应用系统的开发效率。易于实现应用系统的功能，j 2 e e 提供了大 量的方法配置应用系统的结构，基于组件的设计还能简化应用程序的维护，这主要 是因为组件能被独立的更新和替换，即新的功能通过新的组件集成到已存在的应用 系统中。采用组装和发布行为，许多应用程序操作不用直接编码，而在系统组成和 发布时经过配置得到实现。支持团队的开发协作，组件思想可把应用系统的开发工 作具体分工，使得开发团队的每个成员可以发挥自己的特长。 ( 2 ) 可伸缩性：j 2 e e 提供了支持分布式应用系统的可伸缩性，因为j 2 e e 提供了 组件以支持事务、数据库连接、生命周期管理和其它服务，这些服务直接影响着系 统的性能。例如通过数据库连接池，容器能使客户更快的访问数据。 ( 3 ) 与现有系统的集成：在j 2 e e 中包含大量的工业标准a p i ，以对现有系统的 访问。主要有：j d b c ( j a v a 访问关系数据库a p i ) ，j t a ( 管理和协调异种企业信息 系统的事务a p i ) ，j n d i ( j a v a 名字和目录接口是访问名字和目录信息的a p i ) ，j m s ( j a v a 消息服务是发送和接受消息的a p i ) ，j a v a m a i l ( 是发送和接收e m a i l 的a p i ) 等。 ( 4 ) 可自由选择服务器、工具和组件：应用程序的开发能根据自己的硬件平台、 操作系统和服务器配置，选择适合自己的j 2 e e 服务器。同时有各种各样的工具可 以帮助开发人员编写和调试代码，应用程序开发者可选择适合自己的工具操作和组 装组件。同时基于组件的设计使得许多行为是标准的，是可以被重用的，组件开发 商将提供大量的特定组件供客户使用，包括计算b e a n s ，用户界面的模板等，这样 可以极大的节省开发的投资。 北方工业大学硕士学位论文 3 工作流技术综述 工作流是从英文w o r k f l o w 翻译过来的，工作流管理联盟( w f m c ) 给出的定义 是：工作流是一类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，使 文档、信息或任务能够在不同执行者之间进行传递和执行。 从广义上讲，凡是由相应软件系统( ：= 作流管理系统) 控制其执行的过程都成 为工作流。工作流通常用于工作的自动化，通过将文档、信息或任务按照预定好的 规则和流程在参与者之间进行传递，从而帮助用户完成整个业务过程。图3 1 是一 个工作流，描述了由计算机管理的简单的用车申请的过程： 图3 1 用车申请流程图 在这个业务流程中，涉及到三个执行者：普通职员、科室负责人、办公室主任。 需要执行的任务有：申请、审批、通知申请人。路由有：选择、顺序。在这样一个 简单的流程执行过程中，涉及到了大量的人员和相关数据的参与，需要多个系统环 境的任务协调和数据共享。我们不但要能根据现在的业务需求进行开发，同时也应 该能在业务流程发生较大变动的情况下，进行项目调整而尽量减少由此带来的投 入，以及处理分布式环境下的流程协同等问题。所以，如何能有效实现上述考虑， 就是工作流技术需要解决的主要问题之一。工作流管理联盟( w f m c ) 在成立之初就 推出了解决上述问题的一系列规范，即工作流管理系统的相关概念，下面将重点介 绍一下： 北方工业大学硕士学位论文 3 1 工作流管理系统的概念 工作流管理联盟( w f m c ) 给出的工作流管理系统的定义如下：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运行。 可以这样认为，工作流管理系统是各种i t 资源与人之间协调工作的系统，系 统的基本角色是参与者，是任务分派的对象，每个参与者可以看到系统针对自己而 列出的任务清单，跟踪每项任务的状态或者继续执行一项任务。 一般说来，一个工作流管理系统应当满足3 个因素：执行路径的自动选择；具 备跟踪和监控任务的能力；与外部系统交互的能力。综合起来就是说任务能够按照 预先定义的逻辑规则进行流动，并且这一过程能被跟踪和监控，还能与外部应用系 统结合。 3 2 1 工作流管理系统的功能 我们抽象出工作流管理系统，其主要提供3 个方面的功能支持： ( 1 ) 建立阶段功能：工作流过程和相关活动定义和建模过程。 ( 2 ) 运行阶段功能：在一定的运行环境下，执行工作流过程，并完成每个过程中 各个活动的排序和调度。 ( 3 ) 运行阶段人机交互功能：实现各种活动执行过程中与外部系统之间的交互。 北方工业大学硕士学位论文 r m ”区巫三三三 l 、t i c l n ，nn i h k 抖冀l 一i c ：t h v i 剀3 2 上作流管理系统的基本特性 图3 2 描述了工作流管理系统的基本特性，以及上述功能问的关系。 3 2 2 工作流管理系统主要模块 从软件系统实现的角度来看，一个工作流管理系统应该提供以下功能模块： ( 1 ) 工作流过程定义模块 过程定义是用来创建一个计算机可以处理的过程捕述。通过过程定义工具来实 现建立流程的功能。 ( 2 ) 资源管理模块 资源管理模块提供对工作流过程建模所需要的资源如过程定义文件、应用组织 结构、工作流角色、参与人员进行管理和配置的功能。 ( 3 ) 工作流引擎模块 工作流引擎是工作流正常运行的核心部分，主要负责执行、调度、监控业务流 程。它利用定义好的工作流程定义，利用其a p 实现工作流程的运行时期的控制功 能。 ( 4 ) 客户端应用模块 北方工业大学硕士学位论文 客户端应用模块根据特定的业务流程，提供一组与用户交互的界面，实现运行 期间的人机交互，以方便业务流程参与人员查看，控制工作流任务的执行。 3 _ 2 工作流管理系统的参考模型 工作流参考模型【3 7 1 来源于对普通工作流程序结构的分析，确定结构中的接口， 这些接口使不同的产品在不同的层次结构上协同工作。所有工作流系统都包含一系 列的公共组件，组件间采用一套定义好的方法进行协作。为了实现不同工作流产品 间的协同工作，需要在这些组件间制定一套标准的接口和数据交换形式，通过实现 这些标准接口，可以达到产品间的协同工作【5 】。 工作流管理系统主要由三类组件组成： ( 1 ) 软件组件：包括过程建模工具、工作流引擎、任务表管理器和用户界面。其 功能是完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现。 ( 2 ) 系统功能数据：是工作流管理系统中个或者多个软件组件使用的数据。包 括过程定义、组织角色数据、任务表、工作流控制数据、工作流相关数据等。 ( 3 ) 应用和应用数据：包括应用和工作流数据，被工作流管理系统调用来完成整 个或者部分工作流管理的功能。 图3 3 工作流系统参考模型 工作流参考模型如图3 3 ，包括了五个基本部件和五个基本接口，其中五个基 北方工业大学硕士学位论文 本部件是【3 8 1 4 ”： ( 1 ) 工作流定义：负责给出工作流程的定义，并以一定的数据格式提供给工作 流引擎解释。 ( 2 ) 工作流执行服务：它是工作流管理系统的核心，由一个或多个工作流引擎 组成，负责创建、管理和执行工作流实例。各个工作流应用通过工作流应用编程接 口( w a p i ) 来访问。 ( 3 ) 供调用的应用：它是功能应用的集合，每个应用负责工作流的某项任务， 工作流引擎根据工作流的运行情况调用它们来完成工作流的执行。 ( 4 ) 作流客户端应用：它可以通过工作流列表访问接口来访问工作流列表库， 而一r ：作流引擎可以把任务分配到工作流列表库而由用户去访问接受给的任务。 ( 5 ) 工作流的管理和监控：负责管理和监视工作流，包括用户管理、角色铲i 田 运行记录、错误恢复、停止和删除工作流。 本文的工作重点是利用开源的 ：作流引擎，实现工作流的部分接口，从而搭建 起一个工作流的开发平台，所以下面详细介绍工作流执行服务及其核心一工作流引 擎和工作流管理系统的各个接口。 3 2 1 工作流执行服务和工作流引擎 工作流执行服务是工作流管理系统的核心，由一个或者多个工作流引擎组成。 主要用于创建、管理和执行工作流实例，工作流执行服务又称工作流运行环境，在 该环境中利用工作流引擎将流程实例化并激活流程中相应活动集合，解释并执行全 部或者部分工作流流程定义，通过接口存取处理各个活动所需要的外部数据。 工作流引擎是工作流执行服务的核心，它主要负责为工作流实例的运行提供运 行服务的环境，工作流管理联盟( w f m c ) 给出了工作流引擎的定义：为工作流实例 提供运行时期的执行环境的软件服务器。从其提供的功能上看，它主要完成下面的 任务： ( 1 ) 解释过程定义； ( 2 ) 控制过程实例的执行：创建、激活、挂起和中止过程实例等： ( 3 ) 在工作流活动之间导航：包括顺序活动和平行活动的运转、活动截止日期 的确定，解释工作流相关数据； 北方工业大学硕士学位论文 ( 4 ) 选择参与活动的人员； ( 5 ) 为用户提供工作流列表以及为用户操作提供接口； ( 6 ) 维护工作流控制数据和相关数据，与应用程序或用户传递工作相关数据； ( 7 ) 提供用于激活外部应用程序和访问工作流相关数据的接口； ( 8 ) 提供控制、管理和监督 ：作流流程实例执行情况的功能。 工作流引擎的一个重要功能是控制流程实例和活动实例的状态转换，工作流管 理联盟( w f m c ) 提出的参考模型中对流程实例运行状态和活动实例状态进行了定义， 并给出了状态转换条件。其中流程实例包括以下几种运行状态： ( 1 ) 起始：个流程实例已经生成但还没有满足开始执行的条件； ( 2 ) 准备运行：流程实例已经可以执行但是还不能满足开始执行第一个活动并 生成第一个任务的条件； ( 3 ) 运行中：该流程中的一个或多个活动已经开始执行： ( 4 ) 挂起：该流程实例正在运行但处于静止状态，该流程中的所有活动停止直 到有外部事件促使该流程实例回到准备运行状态； ( 5 ) 结束：该流程实例执行已经完成并且满足了实例结束的条件，工作流管理 系统将执行流程实例结束后的操作，并删除该流程实例： ( 6 ) 中止：该流程实例在正常结