（计算机应用技术专业论文）轻量级工作流引擎的研究与实现.pdf

信息工程大学硕十学位论文 摘要 工作流引擎作为工作流管理系统的后台核心，负责解释工作流定义模型，控制、维护 流程实例的运转，是工作流管理系统的关键所在。目前的工作流系统普遍存在柔性差、过 于繁琐等缺点，针对这些不足，本文在充分研究国内外主流工作流产品的前提下，通过对 工作流管理联盟提出的x p d l ( x m lp m c 髂sd e f i n i t i o nl a l l g i l a g e ) 进行简化，从轻量级和 灵活性出发，设计并实现了一个基于扩展标记语言( x m l ) 和关系数据库的轻量级工作流 引擎，该引擎内核基于控制反转( i i l v e 糟i 蛳o fc 彻仃o l ，l o c ) 思想，采用分层设计方法， 充分利用了成熟的关系数据库技术。 本文主要做了以下几方面工作： 1 、依据轻量级、基于订l 和关系数据库的设计原则，给出了引擎的体系结构和概要 设计，同时对其实现机制和运行原理进行了说明； 2 、基于有限状态自动机( f i n i t es t a t ea u t o m a t o n ，f s a ) 的理论基础，建立了引擎的 过程定义模型，并给出其具体实现； 3 、给出了引擎的组织结构和角色模型及其具体实现； 4 、给出了执行引擎的详细设计与实现； 5 、描述了基于任务和过程实例的调度策略； 6 、分析了引擎运行过程中可能出现的异常情况，并构建出该引擎的异常捕获机制； 7 、结合具体项目，根据实际业务流程，给出了一个工作流实例的具体实现。 实际应用表明，该工作流引擎能够处理常用的工作流模式，提高基于流程的信息管理 系统二次开发的效率，减少开发时间，降低开发成本。 关键词：工作流管理系统，工作流引擎，x m l ，关系数据库，控制反转 第1 页 信息l ：程人学硕士学位论文 a b s t r a c t w o r k n o w 酉n ei s m ec o r eo f b a d ( g r o 啪di nw o r k f l o wm a n a g 锄e n ts y s t 咖( w f m s ) ， w 1 1 i c hi sr e s p o f l s i b l ef b ri n t 叩r e t i n gt l l em o d c lo fw o 出f l o wd e f i n i t i o i l c o n t r o l l i n g 粕d m a i n t a i n i n gt h en l n n i n go f p r o c e 豁i n s t a i l c e ni st l l ek e yo f aw f m s a tp r e s 朋t ，t h e r ea r cs o m e s h o n a g e si nw f m s ，s u c h 嬲a b s 锄c eo fn e x i b i l i 坝m u c hc o m p l i c a t i ，锄d o n b ym a k i n ga i n d 印t hs t i l d yo fc i l 删tm a i n s h 瑚mw o 成n o wp r o d u c t s 卸d 柚a l y z i n gx p d h lp m c e s s d e 丘1 1 i t i o nl a n g i l a g e ) p r c s 铋t e db yw 彻c ( w o r k f l o wm 黝g e i l l e i l tc o a l i t i o n ) ，舶mt h e 埘n to f “e wo fl i 曲柳e i 曲t 锄dn e x i b i l i 呗m i sp 印e rd e s i g 船柚di m p l e i i l e l l t san e ww o r k f l o w 百n e b a s e do nr d a t i o n a ld a t a b a s e 柚d l t h e 锄百n e ，w h i c hi sl a y e r e d 锄db a s e do nt 1 1 et h e o r yo f i o c ( 1 n v e r s i o no f c o n 仃0 1 ) ，t a l 【e s 如l la d v 锄t a g eo f m et o d m o l o g yo f r e l a t i o n a ld a t a b a 盹 t h em a i nc o n t e i l t si nt h i sp 印盯a 硒f o l l o w s ： 1 g i v et h e 删1 i t e c t i l r ca 1 1 d 硼m a r yd 豁i 印o fe n 西n e ，j u d 西n gb y1 i g l l t 、v e i 曲t ，x m l 卸d r e l a t i o n a ld a ta _ b a s c - b a s c dd e s i g np h i l o p h y a n di l l 啪i n a t ei t si m p l 啪e n t a t i o nm e c h 锄i 锄粕d n m n i n gt h e o r y 2 b u i l d 廿l em o d e lo ft 1 1 e e n 百n ep r o c e 豁 d e f i n i t i o n ， b a s e do n f s a ( f i i i i t es t a t e a u t o m a t o n ) ，w l l i c hi st l l et h c o 哕b 船i so f e n 百n e ，锄d 百v e t l l ei m p l 锄翎t a t i 3 g i v e 廿l eo r g 锄i z a t i o ns t n l 咖r ea i l dm l em o d do f 锄百n e 柚dt h ei m p l e l l i 锄t a t i o n 4 g i v et h ed 删l c dd e s i g na n di m p l 伽e n t a t i o no f e x e c u t i n ge n 舀n c 5 d 韶c f i b et h es h 谊t e g yb a s o d t 勰ka n d p r o c e s si n s t a n c e 6 a n a l y z et h e 懿。印t i o nt l l a tm a ye x i s ti nt h en l 彻i n gp m c e s so fe i l 百n e ，狮de x p l a i nt h e m e c h a l l i 湖o f c a p t l l r i n g 甑c 印t i o n 7 g i v em ed e t a i l o di m p l 鲫e n t a t i o l lo faw o r k n o wi n 蛳m c ec o m b i n i | l gw i m 缸a c t l l a l 印p l i c a t i o na 1 1 d 蛐a 咖a lb u s i n 鼯sp r o c e s s 1 1 l ea 咖a 1a p p l i c a t i i i l d i c a t e st 1 1 a t ，t l l i s 曲百c 柚d e a jw i t hc o m m o nw o r k n o wp a n 锄， i m p r o v c t h ee 街c i 髓c yo ft l l es o c o n dd e v d o p m 锄to fi n f o 锄撕o nm 锄a g 廿n 锄ts y s t e mb 嬲c do n p i d c 鼯s ，s h o 巾证圮妇l 研d e v d o p i n gp l a d o 懿s 如f o m a t i o ns y g t e m ，艇mt 刊i u c e 也ec 0 秘o f d e v e l 叩m e l l t k e y w o r d s ：w o i 玉【n o wm 柚姆m 饥ts y s t 锄，w 破f l o we n 百n c x m l ，r d a t i o n a ld 釉鹬e ， 1 n v e r s j ( mo f c o n 仃o | 第1 i 页 原创性声明 本人声明所提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。 尽我所知，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和撰写 过的研究成果，也不包含为获得信息工程大学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。 学位论文题目： 墅量缝王佳冱呈i 墼鲍班究墨塞现 学位论文作者签名： 作者指导教师签名： 日期：y 0 1 年 日期：潮年 学位论文版权使用授权书 月，日 毕月杉日 本人完全了解信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权信息工程大学 可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借 阅：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。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书。) 学位论文题目： 鳌量级王往缍曼i 笙放硒壅生塞现 学位论文作者签名：j 幽丛乙日期弦1 年年月哆日 作者指导教师签名：是苻量弓日期：沪7 年 如月二；日 信息工程大学硕十学位论文 1 1 课题背景及意义 第一章引言 1 1 1 课题背景 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域，它是针对日常工作中具有固定程序 的活动而提出的。工作流的概念被提出后，一直受到人们的重视。工作流管理联盟 ( w o r k n o wm a n a g 啪e n tc o a l i t i ，w f m c ) 于1 9 9 3 年成立，它主要负责工作流技术的标 准化组织工作，其成立标志着工作流理论开始进入相对成熟的阶段。 根据w f m c 的定义，工作流是指整个或部分业务过程的自动化执行，在此期间，按照 一个顺序规则集合中的相应规则，信息或任务被从业务过程的一个参与者传递到另一个参 与者，以便过程的参考者实施相应的操作。 目前，在全球范围内，对工作流的技术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 锄e t 服务等都已被容纳到工作流管理系统之中。随着计算机技术的发展，工作流产品的供应商 又及时地将新的技术融入工作流中，使工作流技术得到不断完善。作为支持企业经营过程 重组( b u s i n 骼sp r o c e s sr e e i l 西n e 耐n g ，b p r ) 和经营过程自动化( b u s i n 器sp r o c 铭s a 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与企业界的重视， 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。 1 1 2 研究意义 目前，国际上对工作流技术的研究相对较多，已经有很多符合w 0 订c 规范的工作流产 品在企业应用中发挥了积极作用，这进一步刺激了利用工作流实现企业管理的需求，使工 作流研究呈现出良好的发展趋势。 与此相反，“工作流”在国内还比较陌生，主要是由于我们的企业信息化进程远远落 后于国际水平，企业管理水平也存在着较大的差距，这使得我国对工作流的研究相对滞后。 近年来，随着电子政务、办公自动化( o a ) 等技术的迅速发展和广泛应用，用户对工作流 产品的需求日益增加。一些大学、科研机构及企业对工作流技术做了相对深入的研究，开 发出一部分比较适合中国人习惯的工作流产品。即便如此，从总体来说，国内工作流产品 还是处于起步阶段，其可靠性、稳定性、开放性及标准化方面都还有待加强，特别是遵循 国际标准、能够满足国内企业实际需要的产品更是寥寥无几。 在w f m c 给出的工作流参考模型中，其核心是工作流引擎。所谓工作流引擎，就是为 工作流管理系统在定义时提供支持、同时在运行时提供解释和执行服务的一组数据模型和 软件，在具体的应用中，通过应用系统对工作流引擎的调用来实现对业务流程的管理和监 第l 页 信息i ：程人学硕十学位论文 控。 工作流定义和工作流引擎是密切相关的。工作流定义工具负责将现实世界中确定的业 务流程翻译成为计算机能够理解的形式，而工作流引擎负责解释并执行工作流定义。通常， 我们将组成工作流的各个要素( 节点、条件、角色、用户等) 以及各要素间的逻辑关系用 一定形式进行描述，并通过工作流引擎来解释调度整个业务流程的运转。 开发自己的工作流引擎，并将其应用到具体的应用系统中，不仅能够提高企业运营效 率，改善企业资源利用，提高企业运作的灵活性、适应性和工作效率，而且使企业能集中 精力处理核心业务，跟踪业务处理过程，量化考核业务处理的效率，减少浪费、增加利润、 充分发挥现有计算机网络资源的作用。同时， 企业内( 外) 部流程、优化并合理利用资源、 的。它具有以下优点： 实施工作流将达到缩短企业运营周期、改善 减少人为差错和延误，提高劳动生产率等目 l 、要处理的事项可自动传递到个人电脑上： 2 、不再需要对员工进行流程的培训，平滑实现流程变更； 3 、员工只需将精力集中在处理自己关心的数据上； 4 、随时得到历史数据； 5 、随时生成处理效率报表： 6 、达到无纸化办公的目标； 7 、完全支持移动办公，使作业同步化； 8 、科学管理更进一层，办公效率明显提高； 9 、企业的核心竞争力将有提升： l o 、通过流程自动化与数掘库集成，以及各类表单的统计查询功能，可提高决策能力。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 商用工作流产品 在工作流技术研究领域，比较著名的有m m 公司a l m a d 蜘研究中心的e x o t i c a 、佐治 亚大学计算机系的m e t e o r 、w i d e & m e t c o r 等研究项目。其中e x o t i c a 和m e t 。o r 实现了完 全分布式的工作流管理系统，w l d e & m e t e o f 则采用c s 结构。在国际市场上，以f i l c n e t 、 j e l f o 姗、l b m 和a c t i o n 四家公司的产品比较有影响和代表性。以下作一简要介绍： l 、f i l c n e t 公司的产品：v i 鲫a lw b d d f l o w 是f i l e n c t 公司集成文档管理软件的一部分， 是建立在基于组件的软件结构上的，采用先进的工作队列处理方法。它允许迅速地评价和 改进机构工作方式，可随时查看过程中关键的细节，掌握过程的运行情况。 2 、j e t i o m 公司的产品：i n t c 棚p o 是j e t f o 咖公司的工作流产品，它基于c s 结构， 其客户端互相独立，适合于管理型和设定型的经营过程，如合同管理、顾客问题解决、销 售和预算审批等等。它可自动将任务分配给相应的人员，任务会自动出现在用户的信箱中， 简化了任务的接收过程。 。 第2 页 信息i ：程人学硕士学位论文 3 、1 b m 公司的产品：l b mm q s 鲥e sw o r l ( f l o w 是该公司最新的工作流产品，它将经 营流程从应用逻辑中分离出来，支持2 5 种不同的操作系统，可根据模型定义自动分配任 务，提供图形化的过程定义界面。 4 、a c t i 伽公司的产品：a c t i o nm e t m4 o 为工程师提供了套基于w 曲的工作流管理 软件。它对经营过程中不可预见的问题、要求和机遇也可进行控制，还为用户提供了相应 的管理工具。它更适合于基于知识的工作流，它支持用户与信息之间的交互。 工作流技术在国内的研究起步较晚，产品相对较少，一方面由于我们对工作流技术认 识不够重视，另一方面与国内系统软件开发能力不足有关。但是已经有一些公司开发出了 自己的工作流产品，如西安协同数码公司的协同工作流系统，清华大学的c i m f l o w 等，是 目前市场上相对较为成熟的产品。 1 2 2 开源工作流引擎 在众多大型公司推出自己的商用工作流产品的同时，开源社区对工作流技术的研究也 十分活跃，其中比较著名的有以下一些： j b p m j b p m 是一个灵活可扩展的工作流管理系统。j b m p 将工作流应用开发的便利性 和杰出的企业应用集成( e a i ) 能力结合了起来，它包括一个w 曲应用程序和一个同程安 排程序。j b m p 是一组j 2 s e 组件，可以作为j 2 e e 应用集群部署。 ， o p e l l e b x m l o p e l l e b x m l 项目致力于提供一个e b x m l 框架，主要支持由u n c e f a c t 和o a s i s 发布的e b x m l 规范2 o 版。 w 酞f l o w w 酞f l o w 是一个灵活可扩展的基于流程和状态的工作流引擎。它的目标是 满足可以想象的所有工作流程，从企业级的业务流程到小范围的用户交互流程。通过使用 可插拔和分层结构，可以方便地容纳各种工作流语义。 o s w o r k f l o w o s w o r k f l o w 最独到之处是绝对的灵活。 w 0 订o p e l l - w f m o p e i l 是w f m c 和o m g 中所谓工作流设施( w o r l 【n o w 矗洒l 埘) 的j 2 e e 实现。流程定义通过扩展的x p d l 描述。 o f b i z - o f b i z 工作流引擎基于w f m c 和o m g 的规范，使用x p d l 作为流程定义语言。 a b j e c c w 曲b o n i 协b o n i t a 是一个符合w f l c 规范、灵活的协同工作流系统。对于各种 动作如流程概念建模、定义、实例化、流程控制和用户交互等提供了全面的集成图形工具。 它1 0 0 基于浏览器、使用s o a p 和订l 数据绑定技术的w 曲s e i c 髓封装了已有的工作 流业务方法并将它们以基于j 2 e e 的w 曲s e f v i c c 形式发布，是基于活动预测模型的第三代 工作流引擎。 b i g b r o s sb o s s a 速度非常快、轻量级的引擎，使用富有表达能力的p e 晡网定义工作流， 不要求关系数据库，使用简单，能和j a v a 应用集成。事实上，它是按嵌入式设计的。 x f l o w x f l o w 运行于e j b 和s e r v l c t 容器中。 t a v e n l a - 1 a v 锄a 项目的目标是提供一种语言和软件工具，方便在e s c i 锄c e 中使用工作 第3 页 信息i ：拌人学硕七学位论文 流和分布计算技术。 s h a r k s h a r k 完全基于w f m c 和o m g 标准，使用x p d l 作为工作流定义语言。流程 和活动的存储使用e n h y d r ad o d s 。 p o w e r f o l d 昏p o w e f f o l d e r 包括丌发人员使用的s t u d i o ，管理环境和一个运行时引擎。 b r e e z e - b 豫e z e 一个轻量级、跨平台、基于组件的工作流引擎原型。 o p b u s i n e s se n 画n e 一0 p e i lb u s i n 韶se n 百n e ( o b e ) 是一个开放源码的j a v a 工作流引 擎，支持w f m c 规范，包括接口l ( x p d l ) 、接口2 3 ( w a p l ) 和接口5 。o b e 为活动的 运行提供了一个可控的集中环境。o b e 主要基于j 2 e e 实现。 o p e i l w f e o p e n w f e 是一个开放源码的j a v a 工作流引擎。它包括可升级的三个组件： 引擎、工作列表和w 曲界面。它的流程定义语言虽然使用基于x m l 格式的s c h 哪e ( 一种 “s p 方言) 。 f r e e n u o - f r e e f l u o 是一个使用w 曲s e r “c e 的工作流协同工具，可以处理w s d l 的w 曲 s e r v i c e 调用。它支持两种x m l 格式的工作流语言：l b m 的w s f l 和x s c i l f l 。f r e e f l u o 非 常灵活，它的核心是不与任何工作流语言或执行架构关联的可重用协同框架。 z b u i l d 昏z b u i i d e r 3 是第二代工作流开发管理系统，也是一个开放源码产品。它为不同 的工作流引擎定义了一组标准的j m x 管理接口。 ，i w i s t * t w i s t e r 的目标是提供新一代、易集成、应用j a v a 领域中最新成果、面向b 2 b 的工作流解决方案。流程引擎基于b p e l 业务流程规范和w 曲s e n ，i c c 标准。 c o n ：c 锄c ：c e n i 工作流引擎采用基于扩展的案例( c 鹤e ) 处理方法，流程由一组 具有前后条件的活动组成。 w i l l o w w i l l o w 作为h u i h o oj 矗) x 的予项目，是一个国内的开源工作流引擎，它采用扩 展和修改的x p d l 作为流程描述语言，由z o s a t a p o 创建。 1 3 本文的主要工作 本文在对工作流管理联盟( w f m c ) 的工作流定义标准进行研究的基础上，设计并实 现了一个基于x m l 和关系数据库的轻量级工作流引擎。 本文主要做了如下几方面工作： l 、依据轻量级、基于l 和关系数据库的设计原则，给出了引擎的体系结构和概要 设计，同时对其实现机制和运行原理进行了说明； 2 、基于有限状态自动机( f i n i t es t a t ea u t o m a t ，f s a ) 的理论基础，建立了引擎的 过程定义模型，并给出其具体实现； 3 、给出了引擎的组织结构和角色模型及其具体实现； 4 、给出了执行引擎的详细设计与实现； 5 、描述了基于任务和过程实例的调度策略： 6 、分析了引擎运行过程中可能出现的异常情况，并构建出该引擎的异常捕获机制； 7 、结合具体项目，根据实际业务流程，给出了一个工作流实例的具体实现。 第4 页 信息i ：群人学硕+ 学位论文 1 4 论文组织结构 本文第二章介绍工作流技术的相关知识，第三章给出了工作流引擎的概要设计，从逻 辑上和物理上对模型的组成进行了分析，第四章对实现该模型的几个关键模块的设计与实 现进行了详尽的介绍。第五章介绍了利用本引擎所丌发的一个企业应用项目，并对具体的 工作流实例进行了分析。最后在第六章对主要研究内容及取得的成果进行总结，并讨论了 需要进一步研究的相关问题。 1 5 本章小结 本章作为全文的引论部分，首先讲述了课题背景及意义，然后描述了国内外有关工作 流的研究现状，接着介绍了本文所做的主要工作以及的本文的组织结构。 第5 页 信息l 群人学硕+ 学位论文 第二章工作流技术综述 2 1 工作流技术的起源和发展 工作流( w o r k n o w ) 技术虽然发端于2 0 世纪7 0 年代中期办公自动化领域的研究工作， 但工作流思想的出现还应该更早，早在1 9 6 8 年，f r i t z n o r d s i e c k 就已经清楚地表达了利用 信息技术实现工作流程自动化的想法。2 0 世纪7 0 年代与工作流有关的研究工作包括：l l 】 宾夕法尼亚大学沃顿学院的m i c h a e ld z i 锄粕开发的原型系统s c o o p ，施乐帕洛阿尔托 研究中心的c l a 姗c e a e l l i s 和g a r yj n i n t 等人丌发的o m c e l a l k 系列试验系统，还有 a n a t 0 1h 0 1 t 和p a u lc a s h l n a n 开发的a r p a n e t 上的“监控软件故障报告”程序。s c o o p ， 0 衢c e l a l k 和a n a t o lh o l t 开发的系统都采用p e 嘶网的某种变体进行流程建模。其中s c o o p 和0 衔c e t a l k 系统，不但标志着工作流技术的开始，而且也是最早的办公自动化系统。 上世纪7 0 年代，人们对工作流技术充满着强烈乐观情绪，研究者普遍相信新技术可 以带来办公效率的巨大改善，然而这种期望最终还是落空了。通过进一步观察，人们发现 一种现象：一个成功的组织往往会在适当的时候创造性地打破标准的办公流程；而工作流 技术的引入使得人们只能遵守死板的流程，导致对工作流技术的反感，最终使办公效率低 下。总结其失败原因，主要包括：个人计算机在办公室使用尚未被社会接受，网络技术还 不普遍，开发者还不了解群件技术的需求与缺陷。 工作流管理最早起源于8 0 年代初期的表单传递系统。当时，个人计算机作为信息处 理的工具尚未普及，人们为了提高信息收集、处理、储存、应用、传递、共享的效率，希 望建立一种无纸化的计算机工作环境，于是一些公司建立了自己专用的或可商品化的表单 传递应用系统( f o 舢s r o o t i n ga p p l i c a t i o n ) ，这些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和自动化，这种系统可以看成是现代工作流管理系统的一个雏 型【l 】。 8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i 唧s t a r 等图形图像处理公司率先开拓了工作流产品市场， 成为最早的一批工作流产品供应商。他们把图像扫描、复合文档、结构化路由、实例跟踪、 关键字索引以及光盘储存等等功能结合在一起，形成了一种用于文档处理的图像处理系 统。它可以把扫描得到的计算机文档，按照一定的规则发送给相关人员，这便是早期的工 作流管理系统。f i l e n e t 于1 9 8 4 年推出的w b r k f l o wb u s i n 鼯ss y s t e l l l 、e w s t a r 于1 9 8 8 年 推出的v i e w s t 盯、a c t i o n1 k l l l l o l o g y8 0 年代推出的c o o r d i n a t o r ，便是其中的典型代表【l 】1 2 1 。 进入9 0 年代，随着计算机的普及和网络技术的迅速发展，企业的信息化程度不断得 到提高，企业信息资源越来越表现出异构分布、松散耦合的特点。企业的分散性、决策制 定的分散性和对日常事物活动详尽信息的需求，以及c l i c n “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 、c m d ，d c o m 、j a v a ) 的日益成熟，无不说明了这样一个事实： 集中式信息处理时代己经成为过去，取而代之的必将是大规模、异构、分布式执行环境， 第6 页 信息，i 程人学硕十学位论文 它使得相互关联的任务能够高效运转并接受密切监控1 3 】。i n t e n l e t 的发展和普及为电子商务 ( 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l ”。 电子商务的重要功能就是商务流程的管理和监控1 5 】，如企业供应链管理系统s c m ( s u p p l y c h a i nm a n a g 廿n 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 pm a n a g 啪e i l t ) 。在 此基础上，工作流管理系统由最初的无纸化办公环境，转变为同化企业复杂信息、实现业 务流程自动执行的必要工具。这样一个转变，也把工作流技术带入了一个崭新的发展阶段， 从而使人们从更深层次、更广领域上对工作流展开了广泛的研究工作。1 9 9 3 年8 月，工作 流技术标准化的工业组织工作流管理联盟( w f m cw o r k f l o wm 锄a g e i i l e l l tc o a l i t i ) 成立。1 9 9 4 年，工作流管理联盟发布了用于工作流管理系统之间互操作的工作流参考模型， 并相继制定了一系列工业标准，它标志着工作流技术在计算机应用领域之占有一席之地， 相应概念与术语得到了人们的认可。据调查，截至1 9 9 5 年共有2 0 0 多种软件声称支持工 作流管理或者拥有工作流特征。工作流技术被广泛应用于电讯业、软件工程、制造业、金 融业、银行业、科学试验、卫生保健领域、航运业和办公自动化等领域。 除此之外，对工作流技术的学术研究也十分活跃，许多原型系统在实验室罩被丌发出 来，人们从工作流模型、体系结构、事务、适应性、异常、安全、语言、形式化、正确性 验证、资源管理、开发过程等各方面对工作流技术进行探讨，大量论文被撰写出来。 尽管工作流技术取得了进步，但理论基础的研究还很不够。现有的工作流管理系统从 功能、可靠性、健壮性上与数据库管理系统都无法相提并论。进入2 0 0 0 年以后，随着w 曲 服务技术的兴起，多个标准化组织纷纷制定了相应的、与工作流技术相关的w 曲服务标准， 如x l a n g 、w s f l 等。2 0 0 2 年8 月，i b m 、m i c m s o f i 为等企业联合提交并发布了b p e l l o 规范。2 0 0 3 年5 月b p e l l 1 规范发布，并提交给o a s i s ( o r g 锄i z a t i o n 自河t h e a d v a n c e m e l l t o f s t m c t u 佗di n f o m a t i o ns t 锄d a r d s ) 组织进行标准化。 2 2 工作流概念 2 2 1 工作流的定义 许多学者尝试对工作流和工作流管理系统w f m s ( w o r k f l o wm 锄a g 廿n e ms y s t 锄) 的 定义给出一定描述，但就像电子商务或智能代理( i n t e l l i g e n ta g e n t ) 等计算机技术一样， 每个人都有自己对工作流和工作流管理的理解，这样很难有一个统一的定义。这里给出有 代表性的定义，它们分别从不同的角度对工作流概念进行了描述，可以使我们对工作流的 一些基本特征有一定理解。 工作流管理联盟( w o 讧c ) 的定义：【6 】 工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，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传递、执行。 g i g a g 删l p 的定义：t ” 工作流是经营过程中可运转的部分，包括任务的顺序以及由谁来执行、支持任务的信 第7 页 信息i ：程人学硕十学位论文 息流、评价与控制任务的跟踪、报告机制。 l b ma l m a d r 髂e a r c hc t e r 的定义：1 8 】 工作流是经营过程中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单独步骤的定义、步骤闯的执行顺序、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。 a m i t s h e t h 的定义：例 工作流是涉及到多任务协调执行的活动，这些任务分别由不同的处理实体来完成。一 项任务定义了需要做的某些工作，它可用各种形式来进行定义，包括文件或电子邮件中的 文本描述、一张表格一条消息以及一个计算机程序，用来执行任务的处理实体可以是人， 也可以是计算机系统( 比如一个应用程序、一个数据库管理系统) 。 w m p md e r a a l s t 的定义：1 1 0 j 工作流是一系列工作流的偏序集。工作的序列可以有多种方式，比如工作x 与y 满足 x y 当且仅当x 在y 开始之前就已经就绪。 以上这些对工作流的定义是用非形式化语言对工作流所进行的描述，虽然各有不同， 但基本上达成了这样的一个共识：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，这些工作流的定义分别反映了经营过程如下几个方面的问 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 问的执行条件、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进行监 控) 。 2 2 2 工作流管理系统 工作流管理系统是以规格化的流程描述作为输入的软件组件，它维护流程的运行状 态，并在人和应用之间分派活动，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。 工作流管理系统可以描述不同覆盖范围和不同时间跨度的经营过程，根据经营过程以 及组成活动的复杂程度，工作流管理系统可以采取多种实施方式，在不同实施方式中，所 应用的信息技术、通信技术和支撑系统结构会有很大的差别，工作流管理系统的实际运行 环境也可以在一个工作组内部，也可以在全企业所有业务部门。 工作流管理系统在实际系统中的应用一般分为三个阶段，即：模型建立阶段、模型实 例化阶段和模型执行阶段。在模型建立阶段，通过利用工作流建模工具，完成企业经营过 程模型的建立，将企业的实际经营过程转化为计算机可处理的工作流模型。模型实例化阶 段完成为每个过程设定运行所需的参数，并分配每个活动执行所需要的资源，模型执行阶 段完成经营过程的执行，在这一过程中，重要的任务是完成人机交互和应用的执行。 2 3 工作流技术的应用 使用工作流管理系统的目的之一是作为企业应用集成( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n 第8 页 信息j 稃人学硕十学位论文 i n t e g r a t i o n ，e a l ) 的平台。在当前大部分企业级i t 架构中，各种各样的异构应用和数 据库运行在企业内网中，在这些系统被应用到组织时，都有一个清晰的目标，例如：客户 管理、文档管理、供应链、订单、支付、资源计划等等，我们称这些系统为专门应用。每 一个专门应用都包含它们所支持业务流程的领域知识，而专门应用中的自动化流程，被拼 装到企业中更大的非自动化流程中。每当这样一个专门应用安装并投入使用，都会带来涉 及其他多个应用的新功能需求。企业应用系统集成( e a i ) 就是通过使用多个专门应用满 足软件新需求的方法。有时，这只需要在两个应用之间提供数据通讯的通道。 通常，专门应用将很多业务流程硬编码在软件中，可以这么说，在购买的同时，也购 买了一组固定的自动化业务流程。而工作流管理系统是不必事先知道问题域的相关信息 的，它将业务流程描述作为输入并管理流程实例的执行，这使它比专门应用相对灵活。这 就是为什么说工作流管理系统和专门系统是相互补充的。工作流管理系统可以用来管理全 局的业务流程。如果专门应用支持你所需要的业务流程，那么使用专门应用。在此，我们 主要讨论应用工作流管理系统的三种方式： l 、第一种使用方式，结合所有的专门应用，使用工作流管理系统构建一个e a l 平台。 2 、第二种使用方式，协助涉及多人相关任务工作流软件的丌发；为了达到这个目的， 大部分工作流管理系统都有一个方便的机制，来生成执行任务的表单。对于专注于i s o ( 1 1 1 t e n l a t i o n a ls t a l l d a r d s 咖i z a t i o n ) 或者c m m ( c a p a b i l 埘m a t i l r i t ym o d e lf o rs o 脚a r e ) 认证的组织，采用这种方式使用工作流管理系统能够显著提高生产率。 3 、第三种使用方式，将工作流引擎嵌入到其他应用中。在前面我们谈到，专门应用 将指定问题域相关的业务流程固化在软件中。开发专门应用的公司也可以将工作流引擎嵌 入到他们的软件中，这里的工作流引擎只是作为一个软件组件，对于应用的最终用户是不 可见的。嵌入工作流引擎的主要原因是为了重用和应用软件的可维护性。 2 4 工作流的类型 从技术角度来说，工作流管理系统综合了计算机科学和管理科学多个领域的原理、方 法和技术，集成这些领域不同的概念带来许多挑战。像扩展性、可用性、可管理性、灵活 行和安全性，同时提出了各种工作流管理系统的设计要求。根据不同的应用场合，可以分 为以下几种类型：1 1 6 j 1 、生产式工作流( p 刚u c t i o nw o r l 【f l o w ) 工作流产品的主要目的就是管理大量相似的任务，优化生产效率。在生产式工作流中 采用尽可能多的自动化和线性化处理任务，对于异常的处理由人工干预完成。因为异常处 理是预定义的处理过程所不能容忍的，正如持续性和复杂性一样，异常处理尽量将人的影 响最小化。 2 、管理式工作流( a d m i n i s t l i v ew b r k n o w ) 管理式工作流系统的最重要的特征就是很容易定义流程。流程定义通常是用表单形式 创建的。在这种系统中，灵活性比高产出要更重要，而且这种系统与生产式系统相比，每 第9 页 信息l ：群人学硕十学位论文 小时处理的任务数目要低一两个数量级。 3 、协同式工作流( c o l l 灿r a t i v ew o r k f l o w ) 主要由参与者的交互来刻画，它并不总是向前流转的，还包括循环流和反向流，它的 任务可能需要流程参与人经过多方协商才能达成一致。由于不可能预先定义后面的流程， 因而很难使用现有工具对该类动态工作流进行建模。 4 、特定型( a d h o c ) 特定型工作流由若干非自动化的任务组成，流程很少重复，流程执行前很难完全或不 可能指定流程的所有信息，只有在流程执行过程中才能指定这些信息，流程的定义经常修 改，多用于执行办公流程或处理异常情况，工作流的执行由人工a g e n t s 来控制，能够提 供合作协同功能，但不控制各工作顺序，支持它的w f m s 也叫群件( g r o u p w a r e ) 系统。 2 5 工作流规范 从工作流管理系统概念出发，演进出很多工作流相关标准，总体上可分两种：基于v i l ( e x t s i b l em a 出u pl a n g i l a g e ) 文档的规范和基于w 曲服务技术的规范。 2 5 1 基于标准x m l 文档的规范 2 5 1 1 概述 此规范最大的特点就是基于纯x m l 技术。典型代表有：【1 7 】 l 、w f m c 的x p d l ( x m lp r o c e s sd e f i n i t i o nl 粕g l l a g e ) w f m c 发布的工作流管理系统参考模型提出了五类接口，相关过程模型的定义则构成 了接口一( x p d l ) 的核心内容。x p d l 是至今工作流领域最为重要的一个标准，目前大多 数工作流引擎是依据该标准设计开发的。 2 、b p m l ( b u s i n e s sp r o c c s sm o d e l i n gl a i l g l l a g e ) b p m l 是b p m i ( b u s i n 鼯sp d 0 c e s sm 明a 胂n e n ti i l i t i a t i v c ) 组织发布的规范。w f m c 和 b p m l 在2 0 0 2 年6 月2 6 日宣布将合作制定业务流程和工作流标准，即采用b p m l 来描述 工作流过程，同时采用x p d l 所定义的工作流模型。b p m l 规范为表达业务流程和支持实 体提供一个抽象模型。b p m l 为表达抽象和执行流程定义了一种正式模型，该模型代表了 企业业务流程的面貌，包含了不断变化的复杂行为，事务和数据管理，合作，异常捕获， 操作语义。b p m l 为了能够持久化和通过异种系统进行定义交换以及使用建模工具，提供 了呸ls c h 锄a 形式的语法。 3 、0 m g 的w o r k n o wm 粕a 静n 锄tf a c i l i t y 规范 在w f m c 所定义的一系列规范基础上，o m g ( o b j e c tm 锄a g e m 锄tg r o l l p ) 联合这些 规范发布了w o r k n o wm 孤a g e m e mf a c i l i t y 规范，该规范定义了如何将工作流向c o r b a 转 换。 第l o 页 信息f ：程人学硕+ 学侍论文 2 5 1 2w t m c 该领域的代表规范就是由工作流管理联盟( w o r k n o wm a n a g 啪饥tc o a l i t i o n ，w f m c ) 发布的。1 9 9 3 年，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操作，w f m c 在工作流管理系统的相关术语、体系结构及应用编程 接口等方面制定了一系列标准。w f l c 给出的工作流定义是：工作流是指整个或部分经营 过程在计算机支持下的全自动或半自动化。在实际情况中可以更广泛地把凡是由计算机软 件系统( 工作流管理系统) 控制其执行的过程都称为工作流。 阁罔 图2 ，1w f m c 发布工作流管理系统参考模璎 如图2 1 所示，w d r kf l o we n a c t | t 1 e 1 1 ts e r v i c e 这个组件就是我们平常说的工作流机或工 作流引擎，其主要功能是读取工作流定义、根据工作流定义驱动工作流的流转【6 】。 1 、p 加c c s sd e f m i “o n 在流程定义、建模工具、工作流引擎之间定义标准接口，使流程开发人员能够部署流 程定义。流程定义表示一种形式上的业务流程描述，由各种活动以及相互之间的网状关