（控制理论与控制工程专业论文）工作流管理技术在电子政务系统中的应用研究.pdf

摘要 工作流管理技术作为一种避程建模和过程管理的核心技术，可以与其它系统 有效地结合，实现符含政府、企业需求的各种业务管理系统，如办公自动化系统 ( 0 a ) 、电子政务系统( e 。g o v e r n m e n t ) 、i 耍医管璞( p m ) 、客户关系管理( c r m ) 、 供应链管理( s c m ) 和企业资源管理( e r p ) 等，从而实现政府的政务公开、企 业的经营过程曩组。 本文首先介绍了工作流的嫠本概念及工作流技术的研究现状和发展趋势，给 出了工作流管理联盟( w f m c ) 所定义的工作流管理系统的参考模型。根据此参 考模型，结合实际的科研项目，使用面向对象的方法进行设计，提出了一种基于 关系结构的工作流管理系统的撰架结构，给出了工作滤建模和引擎相关的机构模 型和信息模型的详细设计，并实现了工作流引擎所提供的接口和方法，采用c o m 组件方式，实现了工作流参考模型中提出的图形化的工作流建模工具 ( w f m o d e l i n g ) 和用于后台驱动的工作流引擎( w f e n g i n e ) ，并实现了工作流 的管理和监控功能。 论文不仅实现了工作流建模工具和引擎，丽且研究了工作流在当今流行的管 理信息系统中的应用。最后结会电子政务系统的实际业务，实现了一个完懿的流 程流转。 关键字：工 乍流管理技术，工作滚建模，嚣翔对象，过稷重组，f 电子政务 a b s t r a c t _ a sak e yt e c h n o l o g yo fp r o c e s sm o d e l i n ga n dp r o c e s sm a n a g e m e n t ，w o r k f l o w t e c h n o l o g yc a nb ec o m b i n e dw i t ho t h e rb u s i n e s sm a n a g e m e n ts y s t e m s ，s u c ha so f f i c e a u t o m a t i o n ，e g o v e r n m e n ts y s t e m ，p r o j e c tm a n a g e m e n t ，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 ，s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ，a n ds oo n ， t o i m p r o v et h ee f f i c i e n c ya n dt r a n s p a r e n c yo fg o v e r n m e n tw o r ka n dt o r e a l i z e b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n go fe m e r p r i s e s t h i sp a p e rf i r s ti n t r o d u c e st h eb a s i cc o n c e p ta n di t sd e v e l o p m e n to fw o r k f l o w , p r o v i d e st h ew o r k f l o wr e f e r e n c em o d e ld e f i n e db yw o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ， a n dr e a l i z e saw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hi sb a s e do nt h et r a d i t i o n a l r e l a t i o n a ld a t a b a s es y s t e ma c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so fr e a lb u s i n e s sr e q u i r e m e n t s ， w h i c hi n c l u d e sg r a p h i c a lw o r k f l o wm o d e l i n gt o o l ，w o r k f l o we n g i n e ，w o r k f l o w m o n i t o r i n gt o o l ，a n ds oo n t h i sp a p e ru s e so b j e c t o r i e n t e dm e t h o d ，d i s c u s s e st h e d a t am o d e lc o n s i s t i n go ft w oc o m p o n e n t s ，n a m e l y ：o r g a n i z a t i o nm o d e la n d i n f o r m a t i o nm o d e l ，a n dr e a l i z e st h ei n t e r f a c eo fw o r l d l o we n g i n ei no r d e rt o c o m m u n i c a t i o nw i t ho t h e rm o d u l e s t h i s p a p e rg i v e s ar e s e a r c ho nt h e a p p l i c a t i o no f w o r k f l o wt op o p u l a r i n f o r m a t i o ns y s t e m ss u c ha se r bc r ma n de - g o v e r n m e n t aw h o l ew o r k f l o w p r o e m so fe - g o v e r n m e n tb u s i n e s sw a sr e a l i z e di nt h i sp a p e r k e yw o r d s ：w o r k f l o wm a n a g e m e n tt e c h n o l o g y , w o r k f l o wm o d e l i n g ，o b j e c t - o r i e n t e d ， b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，e g o v e r n m e n t i l 第一章绪论 1 。1 王作流的起源 第一章绪论 工作漉是由英文单词w o r k f l o w 翻译过来的。它起源予生产组织和办公自动 化领域。它是针对日常工作中具存固定程序的活动雨提出豹一个褫念。目的是通 过将工作分解成定义良好的任务、角色，按照一定的规则和过程来执行这些任务 并对德们进行监控，达到提高办事效率、降低生产成本、提高企韭生产经营管理 水平和企业竞争力。实际上，自从进入工业化时代以来，有关过程的组织管理与 流程豹优化工作就一壹在进行，这是企业管理的主要研究内容之一，只不过在没 有引入计算机信息系统的支持以前，这些工作是由人工来完成的。在计算机网络 技术和分布式数据痒技术迅速发展，多穰协同工作技术日臻成熟豹基础上，于 2 0 世纪8 0 年代中期发展起来的工作流技术为企业更好地实现这些经营目标提供 了先遴的手段。工作流技术一出瑗马上就褥至广泛戆重视和研究。至今工作流管 理技术已成功地运用到图书馆、医院、保险公司、银行、电信等行业”1 。 8 0 年代孛期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等公司率先开拓了工作滤产晶求场，成为 最早的一批工作流产品供应商。进入2 0 世纪9 0 年代，随着计算机与网络技术的 迅速发展，特别是在i n t e r n e t 应用日益普及的揍况下，现代企业的信息系统的分 布性、异构性和自治性的特征越来越明显，相应的企业信息资源也分布在异构的 计算机环境中，信息源之间的链接表现出松散耦合的特点，这样的傣息系统环境 简称h a d 环境( 异构、自治、分布) 。c l i e n t s e r v e r 体系结构和分布式处理技术 ( c o r b a 、w w w 、o l e 、j a v a 、d c o m ) 的广泛应用，都说明了这样一个事 实：集中式信息处理的时代即将成为过去，取而代之的将是大规模的异构分布式 信息处理与应用执行环境。在这种大规模的分布式环境下高效运转相互关联的任 务，并且对执行的任务进行密切监控已成为一种发展趋势。在这种技术背景下， 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，更广的领域对工作流展开了研究。 目前，在念球范围内，对工作流的技术研究以及穗关的产品并发进入了受为 繁荣的阶段，盟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 撇务等都已被容纳到工作流管理系统之中。工作流产品的 第一章绪论 市场每年以两位数字的速度迅猛增长。市场上工作流产品发展迅速，产品的市场 增长率超过3 5 。悉且隧着计算攘技术盼发鼹，工作流产品的供应裹又及时逑 将新的技术融入工作流中，提高产品性能，使得工作流技术不断完善。作为支持 企业经营过程重组( b u s i n e s sp r o c e s sr e , e n g i n e e r i n g , b p r ) 、经营过程自动化 ( b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n b p a ) 的一种手段，工作流技术的研究应用日益受 到学术界的重视。许多大学和研究机构也致力于工作流技术的进一步发展，开展 了一系列研究项目，取得了显著的成果“3 。 1 。2 工作流的基本概念 1 9 9 3 年工律流管理联盟( 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 ，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。为了实现不同工作流产品之问的互相 操作，w f m c 在工作流整理系统豹相关术语、体系结孝奄及应爱编程接日( w a p i ) 等方面指定了一系列标准。 不同的研究者和工作流产晶供应商从不同的角度给出了工作流的定义。以下 我们给出几个具有代表性的定义，供读者参考。 工作流管理联盟绘出的工作流定义是：工作流是一类能够完全域者部分自动 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 者之阈进行传递与执行。 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祭件。每个任务 可以由一个和多个软件系统完成，也可以由个域一组入完成，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、任务的阑步和信惠流( 数据流) 豹传递9 。 还有许多关于工作流的不同定义，如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避程实践的机翻。i b m a l m a d e n 研究中心给出豹工作流定义 是：工作流是经营过程的一种计算机化的表示模烈，定义了完成整个过程所需用 的各攀争参数。这些参数氆捶对过程中每个步骤的定义。步骤溜的执行顺序、条件 以及数据流的建立、每步骤由谁负责以及每个活动所需要的应用程序”1 。 以上的这些工作流麴定义，包括其他浆一些工作流定义基本上都是用j 形式 化语言对工作流所进行的描述，虽然表述方式略有不同，但是基本上都说明这样 一个闽题，即正作流是经营过程蛉一个计算枕实现，露工作流管理系统则是这一 2 第一章绪论 实现的软件环境。使用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，也就是结构上的定义) 、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( 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 作流管理系统对执行过程进行监控) 。 文献中给出的工作流定义是：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缀营过程自动亿而建立 的可由工作流管理系统执行的业务模型。在这个定义中强调工作流模型是可被工 作流管理系统执行的，这主要是为了区分工作流模型和般意义上的过程模型。 通常描述一组活动及其相互之间连接关系的模型可以通称为过程模型，但是并不 要求这些过程模型用诗算辊来进行执行。雨工作流模型，弧建立的舀豹来讲：就 是为了实现业务过程自动化，要由计算机来执行的。这就要求工作流模型不仅能 够捶述活动及其相互之润的连接关系，藤且需要定义许多其缝兹嫠悫，如组织、 资源、数据等，这样才能够由计算机进行解释和执行。另外一方面，由于工作流 模型需要壹诗算机来执行，这就对工作流模型的准确性提出了更离的要求，工 乍 流模型的定义也更加严格、准确。 工作流 经营过程 经蓠进程定义 经营过程重组 经营过程自动化 工作流建义 工作流实施 工作流廖动化 工作流管理 工作流管理系统 图1 1 工作流伞 以上的一些定义从不同的角度说鞠了工作滚是具有广泛应用价值的计算机 软件技术，更多与经营过程发生关联，可以应用予经营过程的不同阶段。图i i 给出了一个称为工作流伞的示意图，反欢了工作流覆盖的缀营过程豹范围与对应 的工作流研究领域。 在实际清况中可以更广泛穗把凡是囱计算机软 孛系统( 工作滚管理系统) 控 制其执行地过程都称为工作流。工作流通常用于过程的自幼化，通过文档、信息 帮任务按照预先定义好的规则相流程在参与者之闯进行传递，从蔼帮助用户实现 第一章绪论 整个经营目标。在企业应用中，工作流经常与经蒋过程重组相联系，完成对一个 组织中核心经营过程的建模、评价分拆和操作的实施。虽然共非所有的b p r 过 程都需要采用工作流的方式进行实施，但是，工作流技术通常是实施b p r 过程 的一个较好办法，因为工作流提供了经营过程逻辑与它的信息支撑系统的分离， 并实现了应用逻辑和过程逻辑的分离，这种方式在进行企业实际成用是具有摄著 的优点。它可以在不修改具体功能模块实现方式的情况下，通过修改过程模型来 改进系统性能，实现对生产经营过程部分或全部的集成管理，有效地把入、信息 和应用工具合理地组织在一起，提高软传的重用搴，发挥系统的最大效能。工作 流技术可以支持企业实现对经静管理和生产组织扮过程控制以及决策支持，能够 实现现代企业“在适当的时间把适当的信息传给适当的人”的要求。工作流系统 还可以提供日杰功能。这种日恚记录对于进行金渡经营过程运转情况豹事后分析 和流程优化提供了十分霪要的数据”。 1 3 工作流管理技术的现状和研究前景 近年来，工作流管理方面豹研究十分活跃，在北美和欧洲等地，相关的研究 机构纷纷成立，主要的研究项目有i b me x o t i c a ，m e n t o r ，h i o p e np m 等。 在国内，清华大学、浙江大学、国防科技大学和上海交通大学等高校也进行了一 定的研究工作。其中，上海交通大学的基于p e t r i 网的分布式工作流管理的研究， 浙江大学研制的基于工作流过程定义语蠢( w p d l ) 的工作流建模平台，都取得 了良好的研究成果。但工作流管理技术在很多方猫还是不成熟的。 1 3 1 目前工作流管理中存在的问题 工作流管理作为一个薪兴的研究领域，自然遥存在缀多阀题鸯待于迸一步艇 决。当前工作流管理系统所存在问题主要有“1 ： 1 ) 虽然w f m c 制定了一系列标准，但是在系统实现上大多不遵守w f m c 的 标准。 2 ) 大多系统的过糕表达不友好，不是以一种鑫然的方式。 3 ) 在流程建模中，对并行、选择结构的嵌套和混合使用有所限制。 4 ) 太多工作滚管理系统是基于事馋的，不支持对状态的显式建模，因而不 能很好地支持触发器和外部选择( 即由外部环境影响工作流地执行) 。 5 ) 大多数系统不支持异槐系统平台。 4 第一章绪论 慕于以上的考虑，我们总结出了目前工作流管理的两个不足： 1 ) 工作流管理系统的定义不明确以及缺乏统一的概念模型； 2 ) 工作流管理系统的系统缩构和能力上的不足。 1 3 1 1 工作流管理系统的定义不明确以及缺乏统一的概忿模型 目前工作流管理发展的状况非常类似于七十年代初，关系数据庠数据模挺和 e - r 模型出现以前数据库管理系统的发展状况，大家各抒穗见，没有一个统一的 标准，所开发的产品相甄之间大部分也不兼容，使得很多鹧户不愿意使用裔品化 的工作流管理产品。 为了使工作流的概念和接口标准标准化，工作流管理联盟w f m c 乍出了很 多的努力。w f m c 定义了一个工作流管理系统的系统结构的参考模型。到目前为 止，虽然大多数的接口和标准已经陆续给出，但蹙，这些标准仅仅楚停瞽在技术 层次上，而且熏点放在语法而不是语义上。而在概念层次上，则至今仍没有统一 的意觅。 另外，虽然大部分的用户都认为图形化的过程定义规范较符合使用习惯，但 w f m c 认为捷用一个纂于图形的标准来作为过程定义翦规范比较困难，因此 w f m c 在过程定义方面使用的是基于语富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 n l a n g u a g e ) 豹规范。然褥非图形亿熬过程定义很难表达上下文浆含义以及控铡策 略。只有那些精通文本描述的人才能对赘个工作流过程由完全的认识。普通的图 形表达可能提供了一定程度的摧象，但同时霹能又导致了语义的模糊不清。对于 时间、执行的约束条件、复杂的关系描述以及过程对象和人之间的管理也难以表 述。 总之，工作流豹描述应当基于具有丰富语义表达功能的建模方法。这个方法 应当具有清晰性、一致性、易表达性和可扩充性。这个方法废当能足以表达步骤、 循环、分支、条件、路径选择、任务分配、时间、调度和约束条件。其语义成当 能够定义控制流、数据流、资源流，并且能构定义策略来处理这些流的中断。 1 3 1 2 工作流管理系统的系统结构和能力上的不足 爨前，商品化的工作流产品提供的功能决定了工作流管理的技术水平状况， 商品化的工作流产品的祖先可追溯到办公自动化、图形处理、c s c w ( 计算机支 持的协同工作) 技术等。在这些情况下要解决的主要问题是关于共享和协作( 至 今仍未能很好地解决) ，而至于性能、可测量性、可靠性等，则基本。i 二未考虑到。 因此，大多数的产品的开发并未基于对用户需求的完全理解，它们也就不能究全 第一常绪论 满足用户的需要。 由于工侔流管理系统一开始只是作为一个协阉工具，因此只是为小群体两设 计，瓶当人们发现了工作流的应用潜力，想将其运用到大型环境中时，其本身的 一些弊病就暴露出来了。当前的商品化工作流管联系统存在结构上的缺陷，如单 数据库、通信支持的不足。设计上的目光短浅，不支持异构环境，难以满足高负 载的需要等。现存产品最好的情况只能支持到1 0 0 个用户，并且同时运行的过程 不能超过几千个，这距离大型系统的要求还很远。 当前工作流研究的一个分支领域就是关于工作流的分布式执行。在当前的现 有系统中，普遍使用的是c s 系统结构，选择这样的结构有一定的道理：轻客户 端，集中监听和监视，简单的同步机制以及总体设计简单。然而基于中心服务器 的结构是脆弱的，服务器的错误将导致整个工作流系统的失败。 1 。3 2 工作流管理的发展越势 工作流管理的发展就是解决现有的问题，更好地满足用户需求。由于工作流 管理系统主要由工作流过程建模和工作流实旄环境组成，因此工作流管理系统的 发展趋势也可以从这两个方面分别考察。 。3 2 工作漉过程建模 目前工作流建模技术还远没有成熟，还处于百家争鸣的时代。为了能够用计 算褫| 来实现工作流，工作流模型应该具蠢形式化和可执行豹特点，罄蘸大帮分研 究倾向于使用基于p e t r i 网及其变种的方法。对于工作流建模来说，通常的p e t r i 网及其变静还有些不是，其中一点就是不能支持动态性，蕊动态性怒应用中不可 避免的，如组织机构改组，引进新的应用系统，员工的招聘和解雇等。这种不足 是出于疆结构、变迁盼谓词( 蓖置条件和后要条件) 以及和变迁关联的动l 乍都是 在工作流建模的时候确定造成的。 伛是，这并不是说p e t r i 网不适合予工作流建模，事实上把p e t r i 网 乍为工作 流建模的理论工具是得到大多数研究人员认同的，这是因为p e t r i 网具有直接的 图形表示、明确的语义、坚固的理论基础、丰富的分析技术和适合于描述离散著 行系统。只要对传统的p e t r i 网作些改进，还是能很好地描述工作流模型的。而 对于p e t r i 网我们不能只对它做简单的扩展，而是根据工作流建模的特点和要求， 以经典p e t r i 网为基网，引入有色、层次、时间、触发器、资源管理等机制，监 理适合于工作流建模的高级p e t r i 网。 第一章绪论 1 3 2 2 基于w e b 的工作流 随着w w w 的迅猛发展和营及，许多w f m s 产品开始支持各种各样基于 w e b 的应用，支持w e b 的优势不仅在于不需要安装特定的客户端软件，而且便 于系统资源的网一管理。目前的产品还仅限于允许在浏览嚣中初始化和控制工作 流。随着将来更多技术的支持，在i n t e r a c t 上包括多个w c b i 作流服务器的跨企 业的工作流系统必将成为现实。 1 3 2 3 分布式工作流 工作流管理系统从支拷单个工作组环境开始，现在逐步提高到众业级的功能 需求，这样，单个工作流程就要允许跨越广域网土的多个服务器和客户端，通过 并行计算，资源共享、分布操作使其可扩展性、可管理性得以充分体现，然而， 随之而来的是需考虑分布式系统的安全蚀和可互揉作性。 1 。3 2 4 - i - 作流互操 乍 互操作的研究主要包括两个方面：工作流模型的互操作和工作流系统的亘操 作，微观层的模型互操作包括研究单个模型内或多个模型间的活动可互操作性， 以及如何检测、分析产生的冲突，并提供可行的解决方案：宏观层的系统互操作 则包括系统内部协议定义、程序接口、数据共享的可互操作，以及工作流系统如 何嵌入到其他、韭务系统中或如何实现与其他异构系统的链接，工作流互操作建工 作流管理技术目前研究中的一大难点。 1 3 2 5 工作流中的移动计算 殿前w f m s 体系结构大都集中于c l i e n t s e r v e r 模式，客户与服务器闯的实 时连接、频繁交互势必造成网络拥塞和资源瓶颈、支持移动计算的分布式环境就 是在这种背景下提出：移动客户只需周期性地与工作流服务器建立连接，接受工 作任务或提交工作结采，从而减轻系统和阚络地负荷，极大地提高远程办公的效 率，多a g e n t ，移动a g e n t 技术为工作流管理的移动计算提供了强有力的支持。 1 3 2 8 工作流事务管理 事务管理怒数据库技术中的一个重要概念。每个事务具有a c i d 特性，即原 子性( a t o m i c i t y ) ，一致性( c o n s i s t e n c y ) ，独立性( i s o l a t i o n ) 和持续性( d u r a b i l i t y ) 。 事务交易管理充分保证了数据操作、数据存储、系统管理的正确性、可靠性和可 管理性。目前高级事务模型己在备个领域褥以应用，但现裔的工作流产品还不能 显式地得以支持。 7 第一章绪论 1 4 论文的主要研究工作 水论文介绍了工作流的基本概念、研究现状和发展趋势，并根据工作流管理 联盟提出了工作滚管理系统标猴，结合众业的实甄业务，设计并实现了一套符合 实际业务系统的工作流管理系统。并提供了与其他业务系统进行信息交互的接 口。 全文共分为5 章，下面为各章的简要阐述。 第一章为绪论，介缨了工作流的基本概念，并给出7 工作沆管理联盟有关工 作流的具体定义，并介绍了当前工作流研究方面存在的不足以及未来工作流的发 展趋势。 第二章首先介绍了工作流管理联盟给出了工作流参考模型，根据此参考模 型，提出了一个符合实际业务系统的工作流管理系统的总体框架结构，给出系统 各个模块的内容和接口设计。 第三章首先给出了工作流的过程模裂和机构模型设计，采用面向对象技术实 现了基于关系数据库的图形化工作流建横工具和工作流管理、监控工具。 第四章设计并实现了工作流管理系统的核心用于后台驱动的工作流引 擎，弗给出工作流实例数据的数据库模型。 第五章结合实际的业务系统，如e r p ，电子政务，c r m 等，说明工作流在 他们中的应用，著实现了一套完整豹流程流转。 8 第二章工作流管理系统 第二章工作流管理系统 2 1 工作流管理系统体系结构 随着对工作流产品需求的不断扩大，许多公司纷纷推出了不同的工作流产 品，这些工作流产品都有自己的特点，也有自己的协议和接口标准。为了建立工 作滤的相关规范和标准，国际上成立了“工作流管理联盟”( w f m c ) 的国际组织。 它提出了有关工作流管理系统的一些规范，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管理系统之间的应用编程接口。图2 1 为w f m c 提出 的工作流管理系统的体系结构豳“3 。 o 管理员 图2 1 工作流管理系统体系结构豳 1 ) 工作流控制数据( w o r k f l o wc o n t r o ld a t a ) ：工作流引擎通过内部的工 作流控制数据来辨剐每个过程和活动实例的状态。这些数据由工作流弓j 擎遴行控 制。用户、应用程序和其他工作流引擎都不能对其进行真接的读写操作，它可毗 通过发送消息请求来获得工作流控制数据的瘫容。 2 ) 工作流相关数据( w o r k f l o wr e l e v a n td a t a ) ：工作流管理系统通过工作 9 第二章工作流管理系统 流相关数据来确定过程宓例状态和环节实例状态的转换条件。这些数据可以被工 作流成用程序访问并修改。 3 ) 工作流应用数据( w o r k f l o wa p p i c a t i o nd a t a ) ：这种数据是指那些由 应用程序操作的数据。它们是针对应用程序的，是企业完成具体的业务功能所需 要的数据。 2 2 王作流参考模型 凰2 。2 给如了w f m c 提出的工作流参考模型，它共包括五类接掰“1 。 盏阻管理工具i 一 l 过程定义工具i 望旦! 圭。 工作流执行服务l 厂翼毛! e 7 丽 萄2 屠 接口li 接口3 豳2 2 工作流参考模型 接口l ，工传流赧务帮工终滤建模工具之闽豹接口，龟括工作滚模型的解 释和读写访问； 接目2 ，工作滚服务和客户应露之闻的接秘，这是最主要的接日规范，它 约定所有客户方应用和工作流服务之间的访问方式； 接 13 ，工作流弓f 擎和直接应用蒯鲍接口； 接口4 ，工作流管理系统之间的互操作接阴； 接口5 ，工作滤服务和工作流管理工具之闽的接口。 系统各部分的功能如下： 1 ) 工作流引擎：是一个为工作流实例提供运行环境的软件服务。它的主要 功能是： 对过程定义进行解释： 1 0 辣二章工作流管理系统 依据工作流相关数据实现流程环节导航，包括顺序、退回、收回和并行操 作等； 控制过程实例的生成、激活、挂超和结束等； 控制过程活动阃的转换，包括串行或并行的操作、工作流相关数据的解释 等： 维护工作流控制数据和工作流相关数据，在应用或用户间传递工作流相关 数据。 2 ) 工作流建模工具：主要用于分析、建模、描述并记录经营过程，它输出 一个筢被工作流弓l 擎辫释的过程定义。不丽的工俘流产晶其建模工兵输出的格式 是不同的。 3 ) 工作流管理工其：主要受责对工作滚实铡的运行遨行监控嗣统计。管理 员可以通过工作流管理工具获得目前各个活动的运行报告，并干预实例的推进。 2 3 工作流管理系统结构 2 3 1w i n d o w sd n a 三层模型 软l 孛重用是当今软件技术磷究领域豹一个重要课题，国内铃许多软件公镯和 研究机构都在这方面投入了大量的人力物力进行研究并形成了许多成熟的理论。 将这蹙理论应用到软件开发的实践中将鸯耽于软件人员大力提高生产效率，增强 系统的稳定性。图2 3 为w i n d o w sd n a 三层结构模型图7 1 。 界面层应用层数据层 门 卜因包囟， 连接 j i 用户l l 界面屠j i 直j f 数据库l 层| 图2 3w i n d o w sd n a 三层模型结构 用户服务层( 客户机层) 第：章工作流管理系统 本层只包含应用程序中暴露给用户的那部分包含所肖的密体和控件，及控 制其外观行为的代码。用户层具有以下特征： 1 ) 只包含窗体和控件，及控制其夕 观行为的代码 2 ) 不包含任何业务知识 3 ) 与用户交互的瞧一层 4 ) 只识别用户外观层 业务服务层( 应粥层) 业务服务屡又可以分为三层：外观类、主业务层、数据访问层。 髑户矫观层：负责舔户界面层与业务层之翔豹联系，是唯一识别业务层豹层。 用户界面层的操作可能需要业务层的多个对象的写作才能完成，为简化界面层的 编程，在赛露崖和业务瑟之润增加一个控制层，甏来处理来自赛萄滕的请求，并 将界面层发出的请求分酉已给业务层的不同对象，因此该层只是起到请求的传递作 用。 主业务层：主业务层包含所有业务规则和逻辑，包括运算和验证。业务层以 下列方式与其它层联系： 1 ) 行运算并将结果放入数据集 2 ) 行基予业务规则灼数据验汪，并返回结果； 3 ) 通过数据访问层请求数据库数据； 4 ) 主业务层只能通过用户外观层调用。 主业务层是应用层的核心，这里是最有可能发现对象蕙用性的地方，因此， 开发者设计时应使该层具有高度的可扩充性和灵活性。 数据访问层：处理来自主业务层的数据请求，通过数掇连接层从数据库读数 据或写数据，并提供基于数据库一致性的事务管理。m t s c o m + 提供的事务处理特 性在本层实现。数据访闷层不存放数据，当需要连接对通过数据连接层及时和数 据库进行连接，读取数据后将结果存放在数据集中，与数据库的连接立即终止， 以便节省系统资源。数据在各层的传递是透过与数据库没有联系的数据集( 断开 连接的记录集) 完成。用于从数据库存取数据的s q l 语句就写在该层中。 数据服务层( 数攥连接层) 数据服务屡负责与数据库的连接及数据的存取。微软建议各层中的对象如无 必要应尽量采用无状态的对象，也就是对象不舍数攥属性两只有方法，这样可阻 节省系统资源，增加系统可伸缩性。处理的数据通过a d o 对象在各层之间传递。 经用三屡模型丽不是过去豹二层模黧，主要是基于如下嚣点考虑： 1 2 第：章工作流管理系统 i ) 节省服务器端的开销。在二层模型中，客户持续地连接到数据库服务器， 用户通常是花赞大量时间处理本媲数据础不是读取或更新数据库中的数据，这将 消耗诸如服务器内存和处理器处理时间等资源。因此，应考虑在用户处理本地数 据时释放服务器端资源供其他用户使用： 2 ) 业务规则组件的重用。在二层模型中，业务规篼4 的实现有髑种方案，一 种是在客户端_ 陂用程序中实现，一种是在数据库中通过编写存储过程、函数、触 发器实现。在客户端实现业务瓶受0 存在许多隐患。首先，如果有另外的应嗣需要 使用同样的数据库，则这些规则需要在第二个应用中重复，这是非常危险的，因 为不翮的入对舰列的璞解和实现是不周豹；其次，如栗监务援则改变，员# 开发者 必须对实现该规则的每个应用程序进行修改，并更新所有使用该应用的客户端， 这燕一件非常困难的事。 实现原则： i ) 采用王其进行设计； 离散性是艇于组件的系统的个重要特征，因此，对于组件代码的设计和管 理是一个 # 常棘手的事情。尤其是在大系统中，用过去设计和管理代码鲍方法去 管理维护大量零散的组件是非常困难的，因此，必须借助有效的设计工具来进行 管理，才能提离设计开发的效率。巨前，这方委的工具缀多，比较先进和成熟的 有r a t i o n a l 公司的r o s e 。 2 ) 严格按照分层模型设计； 必须严格按照分屡模型的要求设计系统的各类组件，这是实现系统的可伸缩 性、组件的可重用性的霞要保证。 3 ) 认真分析业务系统，仔细识别系统中的对象 必须认真分析业务系统的流程，从中找出各个业务对象，并更具需要增加必 要的控制对象以协调各对象闻的通信。如何准确的发现系统中的韭务对象是一件 非常困难的工作，目前、韭界也提出了一必较好的方法，如：事件响应表、c r c 法 等。 2 。3 2o o m 结合a s p 的技术方案 翻前，w f m s ( 工作流管理系统) 已成为企业实施先进业务管理系统的先进 手段和工具，传统的企泣信息系统在设计帮开发中存在着以下两个润题： i ) 程序大而复杂，导致开发周期长，维护困难； 2 ) 荤应霞集成了缀多功能，这些功能无法单独舞级或替换。 第二章工作流管理系统 w f m s 的功能决定了它必须能与企业的其它应用快速集成。针对这一点的一 个有效解决方案是进行基于组件的设计。c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 是一 种平台独立的、分布式的、面向对象的组件模型，它定义了组件互操作性的标准， 组件不需要用指定的诺言编写，只需指定组件之间及组件和操作系统之间如何通 信。w f m s 采蠲基于c o m 组件的设计袁以下几个优点： 1 ) 适应业务需求更改：企业的业务需求通常不是一成不变的，如果业务增 长或渡务援刘改变，应翔程序藏需要重建或重薪设置。由于c o m 缀件易于骛换， 可以把业务逻辑写在组件中。如果业务逻辑改变了，可以改写c o m 组件，并重 薪发布新组件。 2 ) 有利于过程间集成：用c o m 封装的工作流引擎脊统一的接口，当企业 豹过程管理或籁模发生变化，霈要添翻不同的工作流弓i 擎，可以采用工作流弓l 擎 的统一定义接口进行通信和数据交换。 3 ) 可以实现代码的重震：珂以使用多辞语言实现c o m ，c o m 可以在二进 制级别上进行集成和冀用。 4 ) 有助予并行开发：多个缎l 牛的实现可以弗行进行，一星接囡设计完成， 接口的实现可以由不同的程序员完成。 c o m 组4 譬可以在嚣种应用程序里使用，其中与a s p 结合最适食建立动态高 效的w e b 服务器应用程序，使用户通过浏览器在i n t e m e t 或i n t r a n e t 范围内访问， 真正实现网络流程化。a s p 脚本功能可以支持脚本内的业务逻辑，链接c o m 组 件，大大减轻客户端的负担，实现瘦客户端。 2 。3 3 工作流管理系统层次模型 系统采用图2 3 中所描述的w i n d o w sd n a 所描述的层次模型，分为数据服 务层、业务逻辑层和客户应用层等三个艨面，其屡次模型如图2 4 所示。 数据服务层为工作流管理逻辑层工作流模型和过程实例数据，并为业务管理 逻辑层提供系统应嗣数据。 北务逻辑层由工作流管理和业务逻辑两部分构成。工作流管理由工作流引擎 组成，它主要闵来解释工作淀建摸工具所定义的鼗务漉程；垃务管理逻辑层主要 是处理业务信息的组件，它与工作流组件进行集成而形成供用户层调用的中间层 鳃俘。 客户应用层提供客户端界面，根据用户的权限不同而显示不同的信息，通过 一系列的动态页面表现，这些w e b 页殛幽服务嚣端a s p 脚本创建，a s p 脚本使 1 4 第二章工作流管理系统 用c o m 缀俘与工作流弓l 擎交甄，根据用户的操作诡用稠应的工j 乍流执行服务 c o m 接口。 二馋流 数据疼 应用 数据岸 露2 4 系统的软俸结构图 数据服务层 这种三层结构将业务逻辑缎件集中至中间层，把工作流执行服务从糟户界面 和数据服务中分离出来，可以减少系统熬体的管理和维护费用，当业务逻辑变更 时，不必改变所有代码，只需调整和替换中间层相应的c o m 组件。 2 。3 4 工作流执行逻辑 工作流定义采期“可视化建模工具”套恰当的图示化的工其来对煦务过程 进行描述，然后涛其转换成麴橇构模型和信患模型( 觅第三章和第l 毽章) 中所描 述的必系数据结构，从而建立起工作流相关豹数据模型。戮此，“可视纯建模工 兵”怒工作流葶i 擎在构造时的定义孛心，露“工传滤g 擎”则是在运行时的控制 中心，它负责工作流系统在运行对的协调、调发和控割功能。根据獒体应用的开 发环境的不圈，工作滚g | 擎在应用框絮中为不同类型的应用提供了不同的接臼， 第二章工作流管理系统 从而为不同类型的应用与工作流引擎的交互提供了方便。应用框架中的“应用数 据”则由具体的应用逻辑自行管理，工作流引擎并不关心这部分的数据格式。 工作流从定义、执行到监控的逻辑顺序如图2 5 所示。 2 4 流程工具模块 图2 5 工作流执行逻辑 本文中所描述的流程工具不仅包含流程定义的工具，还包含系统配置、流程 监控与管理、流程权限管理等模块，其模块如图2 6 所示。 图2 6 流程工具模块 第二= 审工作流管理系统 2 5 引擎的接口设计 工作流引黎是执行阶段的核心组件，采用c o m 组件对象来实现的，采用 r a t i o n a lr o s e 2 0 0 0 设计工作流弓f 擎组件的接口和实现类，如图2 7 质示。 熬个组件叫c w f e n g i n e ，i m p e n g i n e 是引擎的实现，而l w f d e f i n e 、i m o n i t o r 和i e n g i n e 分别为工作流引擎与工作流的过程定义、流程监控和流程的流转等的 交互所提供的接口，即是此工作流引擎实现了工作流参考模型( 图2 2 ) 所示的 接口1 、接口2 和接口5 。 i m p e n g i n e w f m o n i t o r i e n g i n e 卑f i l e s t a t i s t j c 0 蛔e a t e f i l e c o mr n o n 0 4 1 g ：- e t c u r f i l e l n f o ( )q p e n d o c 0 s e n d n e x t a d l e d ir e c t o s 鞠d n 积1 套由e | n 哇r e c t o 审r a k e b k e d t e c t 0 讯k e b a c k f i e l n d i e c t 0 s a v e d o c ( ) 每c r e a t e f i t e r c x j t e 0 3 r e a t e f i l e t a c h e 0 奄u p d a l b f i e c o m m o n 0 g f r a c h e d 癌f l 洳d a l e f i l e t a d l e ( ) f i n i s h f i l e 0 q k ) r e a t e e n g i n e l 0 9 0 帖e l p e n d i n g f i l o u s t 0 g e 劓a 话d o n e 翻e u s 彤 r 慨l e t e f i l e t a c h e o g e 盯a k e b a c k f i l e u s t 0 * b u p d a t e f i l e r o u t e ( ) d e l e t e f i l e c o m m n o - c f e 蹦舶r 赚o w o t l c r e a t e n e w t a c h e ( r e a t e n e w r o u t e o d u s e i f ) 每g e d u t 临e 玎a c h e l n ；。o 4 c r e a t e b u t t o n 0 l i , c r e a t e r o u t e c o n d i t i o n 0 u p d a t e w o r l o l o w 0 4 峙, e t a i i b u t o n 0 g e u 孵r i g h 蛐 g e t e d l w f l i s t 0 b u p d a t e r o u r e ( ) g e 群a 曲e l n 幻f l g e 粕l n e x 【t a 曲e 轴b o t h i p d a t e t a c h e 0 u p d a t e b u t t o n 0 g e 劓o x t r o u t e 0 q h e t e t e w o t k n o w o o e i e _ b 盯h e 0 奄g e o u t y s e t s t a f g n f o o l , d e l e t e r o u t e 0 1 t i , g e p r e r o u t e 0 g e p r e t a c h e l n f 0 0 g e n e 肌c h e i n i d o 艄3 e t a i i p r e t a c h e l n f 0 0 c r e a t e c u r w f r i g h t ( ) 圈2 7 工作流引擎的接口与实现 第：章工作流管理系统 2 6 小结 本章首先给出了工作流管理联盟给出了工作流管理系统参考模型，结合实际 的科研项目，针对项基的业务需求，依据w t m c 的标准参考模型设计了一个工作 流管理系统，并给出此工作流管理系统的层次模型、核心模块的组成及工作流引