（计算机应用技术专业论文）基于工作流的办公自动化系统的研究与实现(1).pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 随着现代科学技术的飞速发展、计算机的普及应用以及企业信息化进程的不 断加快，办公自动化技术的研究和应用也取得了空前的发展。目前，办公自动化 技术越来越普遍地被应用到政府机关、金融机构、企事业单位的日常管理中，成 为提高工作效率、优化管理流程的重要手段。 办公自动化是在计算机网络技术的基础上，按照工作流思想建立的一种新型 的工作方式。在工作流技术的支持下，办公自动化系统支撑着企业经营过程的运 行，并为企业的业务系统运行提供一个软件支撑环境。工作流技术的使用，使得 企业可以合理分配信息资源与人力资源来协调业务流程中的各个环节，从而实现 业务流程的自动化和规范化，能使企业内部人员方便、快捷地共享信息，协同办 公。 本文以工作流理论研究为起点，在深入分析了工作流管理系统、工作流建模、 f e t r i 网在工作流的应用的基础上，以群件系统l o t u sd o m i n o n o t e s 为平台， 按照客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ) 模式设计了中国农业银行综合办公系统。文 中详细介绍了农业银行综合办公系统工作流模型及流程控制建模。在工作流管理 系统支撑下，通过集成办公流程，设计了中国农业银行综合办公系统的系统流程、 功能模块和数据库结构；在d o m i n o n o t e s 平台上使用l o t u s s c r i p t 语言完成了 代码的编写和实现。中国农业银行综合办公系统的使用，彻底改变过了过去复杂、 低效的手工办公方式，取而代之的是以电子化、流程化、信息化为表征的办公模 式，使该行的日常办公业务实现了网络化运行，提高了办公效率，改善了办公质 量，提高了该行的核心竞争力。 关键词 办公自动化；工作流；l o t u sn o t e s ；p e t r i 网；群件 山东大学硕士学位论文 f i b s t r a c t w i t hr a p i dd e v e l o p m e n l so fm o d e ms c i e n c ea n dt e c h n o l o g y 。撕d e 惦器o f c o m p u t e r sa n de v o l v e m e n to f i n d u s t r y ag r e a tp r o g r e s si sa l s om a d ei nt h ef i l e do f o at e c h n o l o g y ，t h i st e c h n o l o g yi sm o r ea n dm o r ew i d e l yu s e db yg o v e r n r a e n t s ， f i n a n c i a li n s t i t u t i o n sa n de n t e r p r i s e s ，h e l pt h e s eo r g a n i z a t i o n si m p r o v ee f f i c i e n c i e s a n do p t i m i z em a n a g e m e n tf l o w o at e c h n o l o g yi san e wk i n do fw o r k i n gs t y l ew h i c hi ss e tu n d e rt h ei d e ao f w o r k f l o wb a s e du p o nc o m p u t e rn e t w o r k w i t l lt h es u p p o r t so fw o r k f l o wt e c h n o l o g y 。 o as y s t e mm a i n t a i n st h eo p e r a t i o no f ac o m p a n y ，c o n s t i t u t e sas o f t w a r ee n v i r o n m e n t f o re n t e r p r i s eb u s i n e s ss y s t e m t h ea p p l i c a t i o no fw o r k i n gf l o wt e c h n o l o g ym a k e s a l l o c a t i n gi n f o r m a t i o n 嘲o u “掰a n dh u m a n r e s o u r c e sm o r er e a s o n a b l e , w h i c hc o u l d h a r m o n i z ee v e r ys t e po ft h ew h o l eb u s i n e s sf l o w t h u st h ew h o l eb u s i n e s sf l o ww i l l b em u c hm o r es t a n d a r d i z e da n dm o r ee a s i l yu s e da n ds h a r e d t h i sp a p e rm a i r d yt a l k sa b o u tt h ed e s i g no ft h ec o m p r e h e n s i v eo f f i c es y s t e mo f a g r i c u l t u r eb a n ko f c h i n a , w h i c hi su n d e rt h em o d e lo f c l i e n t s e r v e rw i t ha p l a t f o r m o fl o t u sn o t e s n ep a p e ra n a l y z e st h ew o r k f l o wm m m g e m e n ts y s t e ma n dm o d e l s , i n t r o d u c e s t h e w o r k f l o w m o d e l s a n d c o n t r o l l i n g m o d e l s o f a g r i c u l t u r e b a n k o f c h i n a o as y s t e m t h ea p p l i c a t i o no f o a s y s t e mw i t h i na 卯c u l t u r eb a n ko f c l l i 越c h a n g e d t h ew o r k i n gs 睁l eo ft r a d i t i o n a lh a n d w o r k ，e s t a b l i s h e dab r a n d - n e wo 氆c em o d e l w h i c hg r e a ti m p r o v e dt h ew o r k i n ge f f i c i e n c ya n de f f e c t i v e n e s so f a g r i c u l t u r eb a n ko f c h i n 丑 k e y w o r d s ：o a ：w o r l d l o w ：l o t u sn o t e s ；p e t r in e t ：g r o u p w a r e 2 原创性声明和关于论文使用授权的说明 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 包含任何其他个入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：主三：岛i 垃 日 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：垂嚣公超导师签名：啦日 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 随着现代技术的飞速发展，计算机已经越来越成为人们生活办公必不可少的 一部分，而办公自动化技术的快速发展，不仅大大提高了人们日常办公的工作效 率，而且成为增强企业核心竞争力的有力工具之一【l 】。从某种程度上来说，现代 办公自动化技术已经成为决定企业生存和发展的重要因素之一。 办公自动化( o a , o f f i c ea u t o m a t i o n ) ，是7 0 年代中期发达国家因办公业务 量急剧增加，对企业生产率产生巨大影响的背景下，发展起来的一门综合性技术 【2 j 。它以计算机、网络、c s 四等技术为支撑，是一个多学科互相交叉与渗透的系 统科学与工程，是现代信息时代的主要标志之一。它是以先进的信息技术、系统 科学、行为科学为支柱的一门综合性技术，它以系统科学为理论基础，行为科学 为主导，综合运用信息技术包括工作流管理技术、计算机技术和通信技术等完成 各种办公业务，它通过充分有效地利用信息资源，从而达到提高工作效率和工作 质量，辅助决策，促进办公活动规范化和制度化目标。 从本质上来看，办公自动化是办公过程的规范化、无纸化、电子化、数字化、 流程化，它在信息共享、协同工作、决策支持等方面开始发挥出了巨大的作用， 它要完成的工作包括文件处理、统计分析、工作日程安排、小组协同工作管理、 工作流应用自动化等。办公自动化应用中的一个核心观点是5 c 的概念，即沟通 ( c o m m u n i c a t i o n ) 、协作( c o o p e r a t i o n ) 、控制( c o n t r 0 1 ) 、创造( c r e a t i o n ) 和方 便( c o n v e n i e n c e ) 3 1 。从现实应用情况来看，办公自动化系统已经成为政府和企 业整合办公流程，实现科学决策，优化组织结构，提高办事效率的必由之路。 中国农业银行自从上世纪9 0 年代开始进行办公自动化建设，经过几年的时 间，在l o t u sn o t e s 的平台上建立了覆盖全国的电子邮件网络。依托电子邮件网 络，开发了公文传输系统，将公文排版后用书生系统加盖电子公章，经加密打包 后在电子邮件网络上传输，实现了电子公文全国农业银行系统内的电子公文安 全、顺畅传输系统。随着农业银行业务的不断发展，各级机构的日常办公也面临 着日益繁重的任务，尽快开发并实现办公自动化系统，提高办公效率，优化办公 山东大学硕士学位论文 流程，已经成为摆在农业银行面前的一个重要课题。本文将以中国农业银行的综 合办公系统为例说明工作流技术在办公自动化领域中的应用。 纵观国内外办公自动化技术的发展历程，主要包括几个发展阶段1 4 - 5 ： 第一阶段主要集中在基于关系数据库的m i s 系统的建设上，这一阶段的核心 软件技术是数据库技术，特别是关系型数据库技术，此时关注更多的是办公“后 端”作业，“后端”作业的突出特点是对数据处理的要求远远大于对工作流自动 化的要求，系统并不关注数据的产生及准备过程，它解决的是数据的有效存储和 高效利用问题。 第二阶段是基于群件平台开发的各种办公软件。美国莲花公司和微软公司先 后推广使用的群件系统l o t u sn o t e s d o w i n o 和e x c h a n g es e r v e r ，推动了具有工 作流概念的办公自动化系统的开发与应用。此时系统更多地解决办公“前端”作 业，“前端”作业的突出特点是协作，即办公事务中绝大部分事务都是通过协作 来完成的。流程自动化是办公自动化发展到深层次的必然要求。 第三阶段是知识管理阶段。这一阶段，o a 将成为融信息处理、业务流程和知 识管理于一体的新的应用系统，将现有的“决策支持系统”推进到更高级的“智 能决策系统”。有关这个阶段，在研究领域内存在争议，现在很多人热炒知识管 理，认为目前的办公自动化技术的发展已经到了知识管理这个阶段，但是就目前 来看知识管理的应用太少，尤其是内容管理、协同管理等知识管理的核心内容应 用很不普遍，知识管理阶段只是未来很长一段时间的研究趋势。 第四阶段将是随需应变的智能办公阶段。本文作者认为，随着o a 技术和网络 技术的飞速发展，o a 技术将逐步过渡到随需应变的智能办公阶段，在这个阶段， 传统的办公室将演变为虚拟的办公室，通过先进的网络技术和集成的办公环境， 个人可以按照自己的需要定制办公环境和办公模块，实现办公的个性化需求，达 到以人为本的办公目标。在这个阶段，人们可以体会到随时随地随需办公的乐趣。 随着科学技术的发展、网络设施的不断完善以及全球经济一体化进程的需 要，尤其是信息时代的来临，o a 技术的研究将以前所未有的速度发展嘲，根据我 国办公自动化建设的现状和存在的问题，使我国办公自动化建设走上健康快速发 展的轨道，在办公自动化建设方面应采取如下对策们： 在技术选向方面：选择与世界发展潮流吻合的技术。技术的标准化程度要高， 开放程度要好。关键应用主张自主开发，发展民族产业。 2 山东大学硕士学位论文 系统设计方法：考虑到我国办公自动化的现状，采用生命周期法和快速原型 法相结合，在已有产品的基础上，以快速原型法为主。在实施方面遵循统一规范 和分步实施的原则。 在设计思想方面：从传统的面向业务的设计转向面向用户的设计，即将设计 的着眼点放在用户对象身上，设计视角范围是整个内部网，在此基础之上进行相 关业务设计。将面向对象的思想引入到系统设计中去。 在实现方法方面：从传统的结构化设计转向采用复杂适用系统( c a s ) 理论 进行实现，即从一般的业务需求中抽象出关键的复杂适应系统，该系统能够适应 环境变化，系统使用越久，积累的有价值的东西就越多。 1 2 本文的主要工作 本文研究的领域是工作流技术在办公自动化系统中的应用。在研究了工作流 相关理论的基础上，本文深入细致地分析了农业银行综合办公系统工作流模型设 计，结合农业银行的具体办公流程和办公特点，在l o t u sn o t e s 平台上设计并实 现了中国农业银行的办公自动化系统，解决了农业银行办公中公文收发、公文流 转等多个问题。 本论文的主要工作是： 1 、详细研究了工作流技术的概念和发展趋势，以及工作流技术在办公自动 化领域的应用，同时本文还介绍t p e t r i 网技术在工作流建模上的应用。 2 、系统地分析了中国农业银行综合办公系统开发需求，并在需求分析的基 础上对系统功能和业务流程建模。 3 、在对系统功能和业务流程建模的基础上，本文以l o t u sn o t e s 为开发平 台，设计并实现了中国农业银行综合办公系统。 4 、没有采用l o t u sn o t e s 的基于电子邮件的工作流引擎，在l o t u sn o t e s 平 台上开发了适合本系统的工作流引擎。 1 3 本文的组织结构 第一章主要介绍了办公自动化系统的产生和发展状况，讨论了办公自动化技 术今后的发展方向，阐述了本文的主要工作。 3 山东大学硕士学位论文 第二章介绍了工作流技术的发生和发展，以及工作流联盟( w f m c ) 对工作流 的定义和模型描述，讨论了工作流技术在办公自动化系统中的应用，说明了p e t r i 网在工作流建模中的应用。 第三章详细阐述了中国农业银行综合办公系统需求，并利用p e t r i 网技术对 各个应用功能建模。 第四章主要介绍了在l o t u sn o t e s 平台上，设计并实现了中国农业银行综合 办公系统。 第五章对本文主要内容进行简要总结，并展望了办公自动化的未来发展方 向。 4 山东大学硕士学位论文 2 1 工作流的基本概念 第二章工作流技术 工作流( w o r k f l o w ) 技术起源于生产组织和办公自动化领域，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1 8 。工作流管理的主要目标是通过调 用相关的信息资源与人力资源协调业务过程中的各个环节，使之按照预定的顺序 依次进行，从而实现业务过程的自动化。借助于工作流定义和管理工具，人们可 以方便地进行业务过程的管理控制、分析和诊断，从而实现异地设计与制造、服 务及业务过程的优化。进入9 0 年代以后，工作流技术逐渐成为计算机应用领域一 个新的研究热点，研究领域也日益深化。深入研究工作流技术对于提高我国企业 的信息化应用程度、运行效率以及竞争能力都有着重要的意义。 1 9 9 3 年工作流管理联盟( w f m c ) 的成立标志着工作流技术开始进入相对成熟 的阶段。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 在计算机的支持下自动和半自动执行的业务过程 9 1 。它根据一系列的过程规则， 将文档、信息或任务在不同执行者之间进行传递和执行，从而实现某个预期的业 务目标，或是促使该目标的实现。该定义反映了业务过程如下几个方面的问题， 即业务过程是什么( 有哪些活动、任务组成，也就是结构上的定义) 、怎么做( 活 动的执行条件、规则以及交互的信息，也就是控制流和信息流的定义) 、由谁来 做( 人或者计算机应用程序，也就是组织角色的定义) 、做得怎样( 通过工作流管 理系统进行监控) 。 根据工作流管理联盟的定义，工作流系统中所涉及的相关概念有； 业务流程：在功能确定的组织机构中，能够实现业务目标和策略的相互连接 的任务集合和处理过程。 过程定义：是对现实领域中的组织机构业务流程的形式化描述。它定义了过 程运行中涉及到的各种参数。过程定义包含工作流执行软件运行过程所需的过程 所有详细信息，包括过程的开始和结束条件、组成活动、在活动间进行导航的规 则、需执行的用户任务、可能会被调用的应用程序、所有工作流相关数据的定义 山东大学硕士学位论文 等。 过程实例：是某个工作流过程的一次执行，每个过程实例代表一个能独立控 制执行、具有内部状态的线程，外界通过标识可访问。过程实例是真正执行的工 作流。 任务：是指工作流中的一个步骤或称环节，它包含的信息包括：开始和结束 条件、可参与到此环节中的用户、完成此活动所需的应用程序或数据、以及关于 此活动应如何完成的一些限制条件( 如时间上的限制等) 。 任务实例：实际运行中的一项任务，是任务的一次运行。每一个任务实例都 表现为一个工作项，由某个或某组用户负责完成。一个过程实例至少包含一个任 务实例。执行一个过程实例时，w f 骼将解释相应的过程定义，由其中的任务生成 相关的任务实例，并根据过程定义中的规则协调任务实例之间的顺序关系，同时 完成任务实例之间的信息传送。 工作流系统中的基本概念之间的关系可用图2 1 表示： 业务垃程 形 作流管理系统 i 蔷 过程实髑 叭执一为l 罢 手工操俸自动处穗任务实例 趴 工作硬 调用的应用工更 图2 1 工作流的基本概念 工作流模型是业务过程在计算中的抽象表示，它定义的是业务过程中会涉及 到的各种参数及相互之间的控制流动与数据流动关系等。理想的工作流模型能够 清晰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。目前常见模型有有向刚1 们、p e t r i n e t l l l l 、对象模型“2 1 、语言动作理论模型“、 6 山东大学硕士学位论文 b r o k e r s e r v i c e s 模型、基于目标的知识表裂”1 等。 为了便于交互和在不同格式的模型之间实现相互转换，有的模型还提出了规 范的描述语言，我们称为“工作流定义语言”。比较典型的有工作流管理联盟推 出的w p d l ( w o r k f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 【“、m e t e o p c 2 项目定义的 w i l ( w o r k f l 佣i n t e r m e d i a t el a n g u a g e ) 。这些工作流定义语言都有着自己特定 的语法规范，包括标识符、关键字、文法规则等，有的还开发了相应的编译器， 用于生成工作流运行的可执行代码。 2 2 工作流的分类 从目前在全球范围来看，人们对工作流的技术研究以及相关产品的开发进入 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 r n e t 服务等都己被容纳到工作流管理系统之中t ”。根 据不同工作流系统所采用的任务项传递机制的不同，市场上的众多产品基本上可 以划分为4 类： ( 1 ) 基于文件的工作流系统：这类产品以共享文件的方式来完成任务，是产 生最早、发展最成熟、最具多样性的产品，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。 ( 2 ) 基于消息的工作流系统：这类产品通过用户的电子邮件系统来传递文档 信息，目前都己实现了与一种或多种电子邮件系统的集成。 ( 3 ) 基于w e b 的工作流系统：这类产品通过w e b 服务来实现任务的协作，虽 然该产品起步较晚( 在1 9 9 5 年以后) ，但是发展迅速，己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。 ( 4 ) 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 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。 7 山东大学硕士学位论文 2 3 工作流管理系统 工作流管理系统负责实施对工作流的管理，用来实现过程管理自动化。工作 流联盟给出的关于工作流管理系统( 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 ) 的定义 是：工作流管理系统是一个软件系统，它详细定义、管理并执行工作流，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执行。 2 3 1 工作流管理系统的功能 工作流管理系统的基本功能主要包括三个方面： 1 ) 定义功能，即对工作流及其组成活动进行定义和建模，模拟工作流程及其 组成活动。工作流的定义和建模需要表述工作流包含的活动的定义、相互之间的 关系、起始终止的条件和标志，以及工作流的其他相关内容，如活动的执行者、 工作流相关应用及数据等等。工作流的定义和建模，是w f m s 进行工作流实例创建 和管理的基础。 2 ) 建造功能，即按照工作流的定义，创建和执行工作流实例的功能。 3 ) 管理功能，即在运行环境中，根据预先定义的流程规则，管理工作过程的 功能。这部分功能包括解释过程定义、控制实例运行等基本功能，还包括对过程 运行的监控和管理、以及与用户( 业务过程的参与者或控制者) 及外部应用程序的 交互功能。 1 9 9 4 年1 1 月2 9 日，工作流管理联盟( w f m c ) 发布了工作流系统体系参考模型 ( w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ) 0 9 ，详细描述了工作流系统的有关概念，并在此基 础上给出了w f m s 的各主要组成部分、各部分的功能及相互之间的接口，主要包括： 过程定义工具：用来创建一个计算机可以处理的形式的过程描述，为用户提 供一种对实际业务过程进行分析、建模的手段，并生成可被计算机处理的业务过 程的形式化描述( 即过程定义) 。 工作流执行服务：借助于一个或几个工作流引擎来激活并解释过程定义的全 部或部分控制过程实例，安排活动的执行顺序，并同外部的应用程序进行交互来 完成工作流过程实例的创建、执行与管理，为工作流程提供一个运行环境。 其他的工作流运行服务：在大型的w f m s 中，工作流可能需要多个引擎共同完 成，甚至需要其他异质的工作流执行服务来辅助完成，这涉及到w f 骼中各子系统 山东大学硕士学位论文 之间的互联接口。 客户应用程序：为每一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。客户应用程序则为用户提供一种手段，以处理过程实例运行中 需要人工干预的任务。 被调应用程序：指在过程实例的运行中工作流执行服务调用的、完成对应用 数据处理的应用程序。过程定义中包含应用程序的详细信息( 如类型、地址等) 。 管理及监控工具：其功能是对w f 峪中的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、资源控制等。 图2 2 工作流管理系统功能之间的关系 工作流管理系统可以用来定义与执行不同覆盖范围、不同时间跨度( 分钟、 小时、天、月) 的经营过程，这完全取决于实际应用背景的需求。虽然不同的工 作流管理系统具有不同的应用范围和不同的实施方式，但它们还是具有许多共同 的特性。从比较高的层次上来抽象地考察工作流管理系统，可以发现所有的工作 流管理系统都提供了以下三种功能： 1 、建立时期功能：主要考虑定义、模拟工作流过程和相关活动，把实际的 业务过程转化为计算机可以处理的定义； 2 、运行阶段的控制功能：在运行环境中执行和管理工作流过程，并完成每 9 山东大学硕士学位论文 个过程中活动的排序和调度功能； 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i t 应用工具 之间的交互。 图2 2 给出了工作流管理系统三个主要功能之间的关系。 2 3 2 工作流参考模型 工作流参考模型来源于对普通工作流程序结构的分析，它的主要目的是确定 结构中的接口，这些接口可以使不同产品在不同的结构层次上协同工作。所有工 作流系统都包含一系列的公共组件，组件间采用一套被定义好的方法进行协作， 不同的产品在这些公共的组件中会表现出不同的处理能力。 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 接口和数据交换格式。通过实现这些标准接口，可以达到产品间的协同工作。w f m c 提出的工作流参考模型主要由工作流运行控制服务和围绕它的外部接口构成，它 是各个业己成文的工作流管理规范的基础与要义所在。工作流参考模型如图2 3 所示。w f m c 提出的工作流参考模型中，提供了一个完整的工作流管理系统的接口 描述，它所定义的5 类接口是： ( 1 ) 工作流过程定义及交换接口( 接口1 ) ：此接口是位于建模与运行时刻的工 作流管理软件之间的过程导出接口。w f m c 专门为此接口提供了一个元模型，用它 可以表示对象、对象间的关系和过程定义中的属性，从而形成在产品之间交换这 些信息的基本转换格式。它还包括工作流模型的解释和读写访问。 ( 2 ) 工作流服务和客户应用之间的接口( 接口2 ) ：这是最主要的接口规范，它 约定所有客户方应用和工作流服务之间的访问方式。在要求有人员参与的活动 中，工作列表处理程序负责与用户进行交互。客户应用程序接口主要包括以下几 部分：会话建立、工作流定义操作、过程控制功能、过程状态功能、工作列表 任务项处理功能、过程监控功能、数据处理功能等。 ( 3 ) 工作流引擎和直接应用间的接口( 接口3 ) ：通过一个标准的a p i 集与工作 流运行控制服务进行通信，接收应用数据、信号和响应活动事件等。应用工具和 作为前端的应用代理者过程可以直接使用这些a p i ，与传统应用或其它非工作流 应用进行交互。 ( 4 ) 工作流管理系统之间的互操作接口( 接n 4 ) ：此接口支持在异构工作流系 山东大学硕士学位论文 统之间传递信息和控制流，使得不同厂商提供的工作流产品能够协同工作，整个 系统能够无缝地在各个产品之间传递任务项，实现应用集成。系统所必须具备的 互操作能力主要有两个方面：一是在一定范围内必须并能够对过程定义( 或子集) 做出共同的解释；二是支持在运行时刻交换各类控制信息，在不同的运行控制服 务之间传递工作流相关数据和应用数据。 图2 3 工作流参考模型 ( 5 ) 工作流服务和工作流管理工具之间的接口( 接口5 ) ： 此接口提供了标准化系统管理和监视功能。在实际应用中，系统在运行过程 中不可避免地会出现许多意外情况，正确及时地处理这些意外情况对于保证应用 系统良好运行具有十分重要的意义。工作流系统管理与监控工具能够对工作流在 整个组织内的流动状况进行监视，并提供一系列的管理功能，实现安全性、过程 控制和授权等方面的管理。 2 3 3 工作流管理系统体系结构 盯m c 提出的工作流参考模型的体系结构嗣如图2 4 所示： 山东大学硕士学位论文 雷 己熬 图2 4 i 作流管理系统的体系结构 这个参考模型的体系结构给出了抽象的工作流管理系统的主要功能组成部 件和部件间的接口，它能够满足工作流管理系统和产品所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。组成工作流管理系统的 每个功能部件可以在不同平台上采用不同的方法实现，同样接口也可以在不同的 软硬件平台上采用不同的设计技术和编程语言进行编程。一般说来，工作流产品 的提供商不会将这些部件之间的所有接口完全对外开放，但是为了实现不同工作 流产品之间的集成，它们会按照互操作和协作的不同要求在一定层次上开放其接 口。从图中可以看出，工作流管理系统主要由三类构件组成，分别是： ( 1 ) 软件组件：完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现。 ( 2 ) 系统定义和控制数据：被工作流管理系统中的一个或多个软件组构件所 使用的数据。 ( 3 ) 应用程序与应用数据数据库：它们其实并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，但是它们会被工作流系统调用来完成整个或部分 山东大学硕士学位论文 工作流管理的功能，所以也作为工作流系统的一部分。 2 4 工作流在办公自动化中的应用 尽管工作流技术还存在一些不足之处，但是由于它在业务过程处理方面具有 明显的优势，所以工作流技术在企业、政府机构、金融部门、高等学校等环境的 办公自动化进程中得到了广泛的应用刚。办公自动化系统以工作流为中心，其优 势在于： ( 1 ) 扩展性：采用工作流技术将程序的编写和运作模式分开，当需求变化时， 不需改变程序，只需在程序界面上对运作模式做出相应的调整。这样，当用户的 管理体制或业务流程发生变化时，不必重新设计或修改软件就能适应用户需求的 变化。 ( 2 ) 复用性：为了适应客户的各种工作流程，系统采用全新的可视化流程定 制模式，让客户按流程、环节、流向三大要素进行流程自定义。有了流程自定义， 用户就能从容面对企业中各种错综复杂的业务。 ( 3 ) 柔性：工作流技术的引入，可以不断丰富用户的自定义特性，以通用产 品的设计技术和编程语言进行编程。一般说来，工作流产品的提供商不会将这些 部件之间的所有接口完全对外开放，但是为了实现不同工作流产品之间的集成， 它们会按照互操作和协作的不同要求在一定层次上开放其接口。对于工作流管理 系统来说，具备一定的柔性是必不可少的。比如，能够动态的地修改过程实例、 可以实现与其它工作流系统的互操作、对异常情况做出响应等。 在办公自动化系统中采用工作流技术可以最大程度的集成企业信息资源，实 现资源的充分利用。由于工作流管理系统具有较好的柔性与复用性和扩展性，可 以保证企业的办公自动化系统能够顺利扩展以满足日益增加的办公自动化需要。 在办公自动化系统中采用工作流技术可以给人们带来如下好处嗍： ( 1 ) 提高办公管理的规范化程度； ( 2 ) 降低办公过程的整个处理时间，如通过更好的规划办公流程，并行执行 相互独立的任务，减少文档传递过程中不必要的中间状态等措施来降低文档传递 和临时储存时间： ( 3 ) 降低管理成本，提高工作人员的工作效率； 山东大学硕士学位论文 ( 4 ) 改进工作质量，如自动提供某项任务的相关信息； ( 5 ) 在工作人员之间更好的均衡工作负荷，如在工作人员缺席的情况下，自 动柔性的分配替代工作人员； ( 6 ) 通过在工作流模型中加入对可预计的错误的处理策略来提高办公自动化 系统的柔性； ( 7 ) 通过对已经完成的工作实例分析，找出工作流程中存在的不足，进而不 断改进工作流程； ( 8 ) 提高工作人员业务能力，减少工作人员进行单调乏味并且十分耗时的文 档查找时间。 工作流管理系统将过程建模一 模型分析一 过程优化一 模型执行_ 执行结果 统计分析一 改进办公流程一 优化企业运作的实施方法带到了办公自动化领域，改 变了企业传统的办公方式，提高了企业管理水平。随着工作流管理系统在办公自 动化系统中应用，使得办公自动化应用水平迈上了一个新台阶。 2 5p e t ri 网在工作流建模中的应用 工作流模型是对工作流的抽象表示，由于工作流需要在计算机环境下运行， 因此建立计算机能够实现和处理的工作流模型就是必不可少的。将业务过程所包 含的任务体及其执行规则有序集形式化就是工作流建模，p e t r i 网是工作流建模 中比较常用的一种工具。 2 5 1p e t r i 网的定义 p e t r i 网最早于1 9 6 1 年由德国科学家c a r la d a mp e t r i 先生提出来的，在其后 的几十余年，p e t r i 网被广泛地作为大型、异步、并行系统描述的基本模型和研 究工具。由于p e t r i 网侧重于系统的变化，包括变化发生的条件、变化的结果以 及变化之间的内在联系，因此它被广泛应用在工业控制系统、柔性制造系统( f m s ) 等离散事件动态系统的分析与建模中。 基本p e t r i 网是一种有向图，包含四个基本元素，即库所和变迁，以及有向 弧和表示资源流动的标记。在图形上，库所通常用圆或椭圆表示，标记用小黑点 表示，变迁则用矩形表示，库所与变迁交替出现。 山东大学硕士学位论文 一个p e t r i 网可以形式化地定义如下【2 1 】： 定义1 ( p e t r i 网) ：一个p e t r i 网是一个五元组p n = ( s ，t ，f ，玑蚴。其中，s 是 位置集，t 是变迁集；s n t - ，s u t f ：f s t u t s ；w 是权函数w ( x ，y ) ( 0 ，1 ，2 ，) ，如果( x ，y ) 芝f ，贝u w ( x ，y ) = o 。；m o ：s f o ，1 ，2 ，一】为初始标识函 数。 在使用p e t r i 网描述工作流模型时，常常用变迁节点表示任务，位置节点表 示任务之间的先后顺序关系，而标记则表示工作流执行的状态。对于简单的业务 过程可以用基本p e t r i 网描述，而对于比较复杂的业务过程的描述，基本p e t r i 网就有点无能为力了。此时有两种解决办法：一是使用高级p e t r i 网，标记不再 简单表示业务过程的一次执行，而是有其特定的语义。另一种方式是根据实际的 应用领域定义相应的p e t r i 网模型，典型的有c a e l l i s 定义的信息控制网络i c n ( i n f o r m a t i o nc o n t r o ln e t ) 和v a i ld e ra a l s t 定义的工作流网( w f - n e t ) t 竭。这两 种p e t r i 网分别定义如下：。 定义2 ( i c n ) ：信息控制网定义为一个四元组i c n = ( c ，d ，r ，a ) ，其中c 是控制 实体( 活动和控制节点) 及其关系的集合；d 是数据实体及相关关系的集合：r 是角 色及其相关关系的集合；a 是执行者及其相关关系的集合。c ( c l ，g ) 表示活动c l 在g 之前执行；d ( d ，c o 表示数据从数据源d l 输入到节点g 中；d ( c t ，现) 表示数据 从节点c 。输出到数据源d 2 中；r ( r ：，c d 表示角色r 。授权可以执行活动g ；a ( a l ，r 2 ) 表示执行者a ，可以“充当”角色r 2 。 定义3 ( w f - n e t ) ：一个p e t r i 网p n = ( s ，t ，f ) 是w f - n e t 当且仅当它满足如下 两个条件： ( 1 ) 存在两个特殊位置i 和0 ，位置i 表示源( s o u r c e ) ，位置0 表示漏( s i n k ) 。 ( 2 ) 如果在t 中添加一个变迁t ，并在f 中加元素( 0 ，t ) 和( t j0 ) 得p n ，则附是 强连通的。 在i c n 中，变迁节点表示活动，位置表示控制节点，控制节点有两种：与( a 节点，或( o r ) 节点，这两种控制节点表示了活动之间的控制关系。w f - n e t 是满足 定义中两个条件的p e t r i 网，其中的标记代表某个工作流的状态，工作流状态包 括工作流属性和应用数据。可以证明w f - n e t 同样满足一般p e t r i 的某些特性如有 界性、活性咧。 山东大学硕士学位论文 2 5 2p e t r i 网的重要属性 ( 1 ) 活性( l i v e ) ；一个p e t r i 网( p n ，m ) 是活的，当且仅当对每一个可达状态m 7 和每一个变迁t 都存在一个从m 可达的状态m ，使t 就绪。 ( 2 ) 有界性、安全性( b o u n d e d 、s a f e ) ：一个p e t r i 网( p n m ) 是有界的当且仅 当对每一个库所p ，存在一个自然数n 使得对每个可达状态p 中标记的个数总是小 于n 。此p e t r i 网是安全的，当且仅当标记的最大个数不超过1 。 ( 3 ) 路径、基本性、字母表( p a t h ，e l e m e n t a r y ，a l p h a b e t ) ：假设p n 是一个 p e t r i 网，从节点n 。到节点r k 的路径c 就是一个序列( n 1 ，n 2 ，n 0 ，其中( n “n i ) f ， 1 亟- l ，a ( c ) = n l ，n 2 m 是c 的字母表，c 是基本的，当且仅当h i , n j e c ，i 肖， n i 锄。 ( 4 ) 强连通性( s t r o n g l yc o n n e c t e d ) ：一个p e t r i 网是强连通的，当且仅当对 每一个节点( 一个库所和一个变迁) x 和y 都存在从x 到y 的路径。 2 5 3p e t ri 网的工作流建模特点 ( 1 ) 形式化语义 p e t r i 网具有规范的模型语义，严格的数学基础，因此基于p e t r i 网的工作流 过程具有十分清晰和严格的定义。利用p e t r i 网说明的工作流程具有清晰准确的 定义，不存在二义性。同时利用p e t r i 网建模也有利于推理、分析工作流的各种 属性。p e t r i 网建模具有语义明确、概念一致的优点，有利于工作流数据的交换。 ( 2 ) 图形化描述 p e t r i 网是一种图形化语言，具有直观易懂的特点，使得建模人员能比较方 便地针对模型的含义与用户交流，以便更准确地描述用户需求及改进模型。 ( 3 ) 基于状态而不是基于事件 p e t r i 网是基于状态的建模方法，它明确定义了模型元素的状态，而且它的 演进过程也是状态驱动的。由于对不同状态的明确区分，p e t r i 网使其具有更丰 富的表达能力与更好的柔性。 ( 4 ) p e t r i 网具有足够丰富的表达能力，完全支持工作流管理联盟定义的六种 工作流原语，还可以明确表达整个流程的状态。 山东大学硕士学位论文 2 5 4 基于p e t ri 网的工作流模型的执行结构 一般来说，工作流有顺序、并行、选择和重复四种执行结构，这四种执行结 构可以用图2 5 所示的w f - n e t 描述。在这里引入了四种构造模块，分别是与分叉 ( a n d s p l i t ) 、与合并( a n d j o i n ) 、或分叉( o r s p l i t ) 、或合并( o r j o i n ) 。与分 叉和与合并的使用表示了一个并行执行过程，或分叉和或合并的使用表示了一个 选择执行过程。这四种结构都可以用p e t r i 网表示出来： 顺序执行：这种情况表示两个任务顺序执行，当任务a 执行结束后，执行任 务b ，而且必须任务b 必须在任务a 结束之后才可以执行。如图2 5 ( a ) 所示。 肼 叫蛩叫o 叫虽叫3 ，并行 曩彝 ( 0 3 颤 图2 5p e t r i 网的四种执行结构 并行执行：如图2 5 ( b ) ，任务b 和任务c 并行地执行就是说这两个任务可以同 时执行或以任意的顺序执行，两者之间没有排斥关系，在两个任务都结束之后才 可以执行任务d 。 选择执行：如图2 5 ( c ) ，当任务a 执行结束后，在任务b 和任务c 中选择其中 一个执行，这两个任务是排斥的，只能执行其中的一个任务，在其中一个任务结 束后就可以执行任务d 重复执行；表示一个任务执行多次，如图2 5 ( d ) 中的任务b 可执行一次或多 次。 这四种执行结构可以作为工作流执行的基本结构，所有工作流的执行结构都 可以由这四种基本结构组合而成。 1 7 山东大学硕士学位论文 第三章系统分析与建模 工作流管理系统的基本功能是定义功能、建造功能和管理功能，其定义功能 就是对工作流程进行模拟和建立工作流模型。工作流模型是整个工作流管理系统 的基础。建立工作流模型可以使我们更好地了解系统信息、功能和行为，帮助设 计人员更好的了解需求信息。 鉴于工作流模型在整个工作流管理系统的重要地位，农业银行在设计办公自 动化系统时不仅要描述工作流的过程模型，还要描述农业银行的组织模型、资源 模型以及提供信息定义的工作流相关数据，以使其成为一个完整的、多视图的模 型。整个工作流模型的组织结构和内部各模型的关系如图3 1 所示： 世程粳型 工作湖关数据 图3 1 农业银行综合办公系统工作流模型的组织结构 3 1 过程建模 工作流过程建模就是将这些重复的或相似的业务处理过程用一种形式化的、 计算机可处理的方式来表示，这种形式化表示称为是过程模型、过程定义或工作 流模型 2 4 1 。农业银行在过程模型的结构设计中采用了p e t r i 网建模方