（系统工程专业论文）BPEL中业务规则与流程分离的方法与实现技术.pdf

摘要 摘要 随着工业经济和信息技术的发展，企业规模不断扩大，出现跨地域经营和 动态联盟。产品设计、生产和交付需经过企业各部门、供应商、分销商、零售 商和顾客之间的协作。设计活动和生产计划也需要基于设计需求和制造约束， 与潜在的制造伙伴共同协商。人们对于企业协作进行了很多研究，并对支持企 业协作的业务流程管理系统提出了各种要求。w e b 服务业务流程执行语言 ( b p e l 4 w s ) 是一种基于x m l 的工作流定义语言，它使企业能够描述既能使用又 能提供w e b 服务的复杂的业务流程。 本文首先考察和比较了主流业务流程建模语言，然后选取了b p e l 这个与w e b 服务结合最紧密的语言做分析和研究，剖析了它的基本概念和核心元素。通过 这些分析能够了解目前b p e l 诸多优秀的语言上的特性，但仍然有一些限制和不 足，如对业务规则的支持不足、业务规则没有被完全分离以及不能直接提供计 算机与人之间的交互等。 然后，本文针对一部分b p e l 功能上的不足，在现有b p e l 的基础上进行改 进。通过对业务规则及其方法学的学习、研究和分析，引入规则引擎，将业务 规则库和w e b 服务有机整合，构建b p e l 中业务规则与流程分离的模型。模型定 义了抽象业务流( a p f ) 和扩展的业务规则( e b r ) ，并且得出了业务规则和过程 流之间的耦合策略。本文设计了两个通用的服务和简单规则管理系统来实现业 务规则的分离和管理，并设计基于w e b 服务的中断机制来达到一定的人工交互 作为对计算机自动执行规则的补充。 最后，本文给出了一个b p e l 中业务规则与流程分离的风扇罩制造过程实例。 关键词：业务流程，业务规则，w e b 服务，规则管理 a b s t r a c t a b s t r a c t a sd e v e l o p i n go fi n d u s t r i a le c o n o m ya n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , e x t e n d i n go f e n t e r p r i s e ss i z e ，m a n a g e m e n to fc r o s s i n gr e g i o na n dv i r t u a le n t e r p r i s eg r o u p sa r e e m e r g e d p r o d u c td e s i g n , m a n u f a c t u r ea n dd e l i v e r yn e e dc o o p e r a t i o na m o n g d i f f e r e n t d e p a r t m e n t so fe n t e r p r i s e ，s u p p l i e r , d i s t r i b u t o r , r e t a i l e ra n dc u s t o m e r d e s i g na n d p r o d u c t i o np l a na l s on e e db a s e do nd e s i g nr e q u i r e m e n t sa n dm a n u f a c t u r ec o n s t r a i n t s ， a n dc o o p e r a t e 、i t l lt h ep o t e n t i a lc o l l a b o r a t o r c o o p e r a t i o na m o n ge n t e r p r i s e sh a s b e e nr e s e a r c h e dai o t a n dv a r i e t i e so fd e m a n d sa l eb r o u g h tf o r w a r dt ob u s i n e s s p r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hs u p p o r t sc o o p e r a t i o na m o n ge n t e r p r i s e s b u s i n e s s p r o c e s se x e c u t a b l el a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ( b p e l 4 w s ) i saw o r k f l o wd e f i n i t i o n l a n g u a g eb a s e do nx m l ，i te n a b l e se n t e r p r i s et od e s c r i b ep e r p l e xb u s i n e s sp r o c e s s w h i c hn o to n l yc a nb eu s e db u ta l s oc a np r o v i d ew e bs e r v i c e s t h i st h e s i sf i r s t l yc o m p a r i n gt h em a i n s t r e a mb u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g l a n g u a g e ，a n dw ep i c kb p e lw h i c hi sc l o s e s tr e l a t e dt ow e bs e r v i c e st oad e e p e r a n a l y s i si n c l u d i n gi t sb a s i cc o n c e p ta n dc o r ee l e m e n t s t h r o u g ht h e s ea n a l y s i sw e c a l l k n o wt h a tb p e lh a sm a n ye x c e l l e n tf e a t u r e si nl a n g u a g e ，b u ti ts t i l lh a ss o m e c o n s t r a i n t sa n di n s u f f i c i e n t , s u c ha sn o te n o u g hs u p p o r tt ob u s i n e s sr u l e s ；b u s i n e s s r u l e sa l en o tf u l l ys e p a r a t e df r o mp r o c e s s ；i tc a n n o tp r o v i d ed i r e c ti n t e r a c t i o nb e t w e e n h u m a na n dc o m p u t e r , e t c h e r e a f t e r , t h i st h e s i sa i mt op a r to fb p e u sf u n c t i o n a li n s u f f i c i e n t ，a n dm a k e i m p r o v e m e n tb a s e do nn o w a d a y sb p e l b ys t u d y i n g ，r e s e a r c h i n ga n da n a l y z i n g b u s i n e s sr u l e sa n db u s i n e s sr u l e sm e t h o d o l o g ya n di n t r o d u c i n gr u l e se n g i n e ，i n t e g r a t e t h eb u s i n e s sr u l e sd e p o s i t o r ya n dw e bs e r v i c e s ，f o r mam o d e lo fs e p a r a t i o nb u s i n e s s r u l e sf r o mb p e l 硼1 em o d e ld e f m e sa b s t r a c tp r o c e s sf l o w ( a p f ) a n de x t e n d e d b u s i n e s sr u l ef e b r ) ，a n dc o n c l u d e st h ec o u p l i n gs t r a t e g yb e t w e e nb u s i n e s sr u l e s a n dp r o c e s sf l o w s t l l i st h e s i sd e s i g nt w og e n e r a lw e b s e r v i c e sa n das i m p l eb u s i n e s s r u l em a n a g e m e n ts y s t e mt or e a l i z es e p a r a t i o nb u s i n e s sr u l e sf r o mb p e l i ta l s o d e s i g na ni n t e r v a lm e c h a n i s mb a s e do n 铀s e r v i c e st oe n a b l es i m p l ei n t e r a c t i o n i l b e t w e e nh u m a na n dc o m p u t e ra sac o m p l e m e n tt oa u t o m o t i v ee x e c u t i o no fr u l e s f i n a l l y , ac a s es t u d ya b o u tf a ns h r o u dm a n u f a c t u r i n gp r o c e s so fm o d e lw h i c h s e p a r a t i o nb u s i n e s sr u l e sf r o mb p e l i sp r e s e n t e di nt h i st h e s i s k e yw o r d s ：b u s i n e s sp r o c e s s ，b u s i n e s sr u l e s ，w e b s e r v i c e s ，r u l em a n a g e m e m i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版：在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： 年月日 第l 章引言 1 1 课题背景 第1 章引言 随着工业经济和信息技术的发展，企业规模不断扩大，出现跨地域经营和 动态联盟。在此情况下，产品设计、生产和交付需经过企业各部门、供应商、 分销商、零售商和顾客之间的协作，设计活动和生产计划也需要基于设计需求 和制造约束，与潜在的制造伙伴共同协商。因此，需要从企业间协同管理的需 求出发，研究业务协同服务的新方法、技术及实现平台。 人们对于企业协作进行了很多研究，并对支持企业协作的业务流程管理系 统提出了要求：( 1 ) 流程引擎具有尝试性和反复性：( 2 ) 协作企业能实时地执 行各自流程，当用户需求发生改变或者预期结果无法实现时，流程能够很容易 被监控和重新配置；( 3 ) 按照相关约束，可编译成可执行的业务流程等。 尽管工作流技术部分满足了上述需求，并已广泛应用于企业业务协作的自 动化过程。然而，由于其在模型定义、执行环境及接口方面的异构性，以及应 用程序接口的匮乏等问题。使其只能用来满足企业的内部需求，而不适用于跨 企业的流程互操作。 计算机网络技术的广泛应用和用户需求的不断增长也推动了计算机软件技 术的迅猛发展。面向服务的架构( s o a ) 、w e b 服务催生了面向服务的业务流程 新范型，它采用w e b 服务作为业务流程的执行平台，并将流程作为w e b 服务进 行注册、发布和使用。业务流程定义语言( b p d l ) 用来建模、组合w e b 服务、 定义服务间复杂的交互过程，为企业协作提供可执行的业务流程互操作模型。 然而，w e b 服务业务流程执行语言( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e b s e r v i c e s b p e i a w s ) i l j 、w 曲服务编排描述语言( w e bs e r v i c e sc h o r e o g r a p h y d e s c r i p t i o nl a n g u a g e w s c d l ) 【2 】等b p d l 的事实标准模型在流程状态管理、 业务规则处理和服务的动态发现与建模方面存在不足。 另一方面，在跨企业的协作过程，由于包含业务规则的业务流程是企业宝 贵的私有资产，不应完全开放给各合作伙伴，需要提供业务规则和流程的分离 机制，将它们封装在不同的资源库中，在执行过程进行动态组合，以保护企业 第1 章引言 的私有业务规则。 业务规则是定义和约束企业业务结构与业务行为的规定或规范，是企业业 务运作和管理决策所依赖的重要资源。在大型企业应用中，业务规则与主要的 业务逻辑混合在一起。随着客户需求的日益多样化、企业间竞争的加剧、合作 的更为广泛复杂，企业需要快速而频繁地改变业务逻辑以适应市场需求。对于 不具备编程经验的业务分析员而言，变更和管理这些嵌入式规则是非常困难和 耗时的。因此，业务规则应由基于规则的系统进行管理，从而把应用系统的应 用逻辑与业务过程逻辑分开。 当今，业务流程管理已成为企业管理日常业务的核心技术之一。随着w e b 应用的不断深入，企业计算技术由面向对象的计算转化为面向服务的计算 ( s o c ) 3 1 。服务是自描述的、平台无关的可计算单元，是应用开发的基本元素， 支持廉价的分布式应用合成。来源于不同提供者的服务以一种松散耦合的方式 被使用、整合及协同。服务合成的价值在于通过组合w e b 服务以建立功能强大 的应用系统。例如，通过组合预订航班、宾馆和汽车租赁等基本的w e b 服务 可以提供一个完整的假期旅行服务。在过去的几年中，出现了b p e l a w s ( 或简 称为b p e l ) 、w c s i 、b p m l 等基于流程的w e b 服务合成语言。它们定义的业务 流程决定了合成的w e b 服务之间的逻辑依赖性。即，流程定义了它们之间的调 用顺序( 控制流) 和传送的数据( 数据流) 。其中，b p e l 成为当前进行服务合成的 首选标准语言。然而，b p e l 没有提供把基于规则的知识集成在合成流程的有效 方法。 因此，课题希望通过对业务规则与流程分离机制的研究，建立企业间业务 协同服务平台，支持流程服务的状态管理、业务规则和流程的分离，从而基于 状态信息快速地监视流程运行时的执行情况，有效地辅助定义状态相关的流程 行为，例如补偿和错误处理、协商等，保护企业的私有业务规则，实现企业协 同。 1 2 研究现状 网络化制造作为一种可提供快速响应的制造模式，已成为先进制造技术的 一个重要发展方向，并受到广泛重视。如何有效地构建网络化制造环境中的业 务流程，并提高业务流程组合的适应性，是网络化制造研究中的关键问题之一。 2 第1 章引言 近年来，许多学者对网络化制造中业务流程的组合进行了研究，文献 2 1 】 建立了一种可嵌套的虚拟车间工作流组织框架模型，文献 2 2 1 提出了个基于组 件的可重构制造执行系统，文献【2 3 】提出了一种基于消息驱动的应用流程驱动机 制，此外与业务流程组合相关的规范有业务流程执行语言及w e b 服务编排接口 ( w e b s e r v i c e sc h o r e o g r a p h yi n t e r f a c e ，w s c i ) 、业务过程建模语言( b u s i n e s s p r o c e s sm o d e l i n gl a n g u a g e ，b p m l ) 。以上这些研究已取得了许多有价值的成果， 为进一步深入进行业务流程组合方面的研究奠定了良好的基础。 随着业务流程组合应用的不断深入，需要对业务流程组合加以进一步研究， 以更灵活的方式提高业务流程组合的适应性，业务流程由业务活动以及管理这 些业务活动问依赖关系的业务规则所组成 2 4 1 ，业务规则的基本形式是i f 条件 t h e n 行为，即满足业务规则的条件就可执行业务规则的行为【l 引。目前的信息系 统中业务规则和业务实体交织在一起，难以实现对业务规则的独立管理。在网 络化制造中，业务流程的变化往往来自于业务规则的变化，而业务功能却相对 稳定。因此，为了有效构建网络化制造中企业内外的业务架构，需要将业务规 则独立出来进行管理。 此外，对业务流程的研究主要集中在工作流管理系统参考模型【2 5 j 及其相关 的改进建模方法上面。工作流技术是流程集成的有效途径，它为实现企业流程 的建模和运行管理提供有效的支持。根据工作流管理联盟( 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 ，w 蹦c ) 的定义，工作流管理系统( w e i r k f l o wm a n a g e m e n t s y s t e m ，w f m s ) 是“一种在工作流形式化表示的驱动下，通过软件的执行而完 成工作流定义、管理及执行的系统”，其主要目标是对业务过程中各活动发生的 先后次序及与活动相关的人力或信息资源的调用进行管理而实现业务过程的自 动化【2 6 】。工作流是流程的一种特殊表示方式，它描述了活动、应用和执行者之 间的能够被w f m s 系统所控制管理的一种协调机制。m e n t z a s 等人1 27 j 讨论了两种 工作流建模方法：基于活动和基于通讯的建模方法。薛福任等人【2 8 】基于工作流 管理系统规范提出了行政审批系统的协同控制中心的设计思想以及系统结构和 应用。 为了支持不同工作流产品中不同的流程定义语言、模型之间的交互，w f l v l c 提出了一套基于x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 的流程定义语言( x m l p r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g e ，x p d l ) f 2 9 】，它定义了不同流程定义的公共交换格 式，其2 o 版本将被用于作为b p m n ( b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g n o t a t i o n ) 规范 第l 章引言 的文件格式【3 0 l 。x p d l 也可以看作是一种业务流程描述方法。 c h i l d e 等人h 6 1 用目标、边界、资源和管理等企业的参数描述流程。d i e t z t 3 2 彤】 提出并发展的企业动态组织建模方法( d y n a m i ce s s e n t i a lm o d e l i n go f o r g a n i z a t i o n , d e m o ) ，是一交叉学科理论，它采用语言、行为观点，描述和解 释企业的业务流程，进一步实现企业再造。 致力于标准化b p m ( b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g ) 技术的业务流程管理倡议 组织( b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n ti n i t i a t i v e ，b p m i ) 于2 0 0 4 年发布了b p m n1 0 规范【3 6 】，即业务流程建模符号，给出了一种可视化业务流程描述方法和建模符 号。按照b p m n 规范建立业务流程图( b u s i n e s sp r o c e s sd i a g r a m ，b p d ) 后，利 用相应的软件可以按照其映射规则自动生成对应的业务流程执行语言如 b p e i a w s 进而由流程执行引擎自动执行。 然而，如果真正按部就班的从头开始实现这些复杂繁琐的流程建模，可能 又需要数周、数月，甚至数年的时间加上不少的人力和物力。在这个时候，w e b 服务就有了用武之地。利用w e b 服务松耦合可复用的特征，企业已有应用系统 的集成变得容易且可行。应用系统可以将自身的功能以w e b 服务的方式暴露出 来为其他应用程序所调用。这样处于各种异质平台中的应用程序不再是孤立的， 通过w e b 服务可以将它们串联到业务流程建模的任意节点当中。而且流程本身 也可以暴露为w e b 服务，被别的流程中的事件所触发，这样业务流程的设计就 更加灵活。 w e b 服务最早用来整合多种不同种类的跨平台资源，支持业务流程管理中 简单的跨组织协作【4 】。w e b 服务为运行在不同平台或架构上的软件应用程序提供 了能够互操作的标准和一组标准的编码机制，这些机制通过特殊的传输协议和 数据编码方式，使接口定义独立于具体实现。目前，学术界和工业界已研究开 发了一些基于w e b 服务的相关标准和语言，来支持业务流程模型的协同和互操 作。其中，w 曲服务流语言( w e bs e r v i c e sf l o wl a n g u a g e ，w s f l ) 是一种工作 流语言，利用图论模型来处理流程定义和执行，同时定义了一个公共接口用来 发布业务流程。基于w s f l 语言，w e b 服务业务流程执行语言( b p e l 4 w s ) 采 用w e b 服务编排和服务流模型模拟工作流管型5 1 ，b p e i a w s 使设计者能够将两 个或多个w e b 服务聚合成一个流程服务，该流程可以看作是一个高层次的业务 交互抽象，或者可以认为是一个可执行的业务流程服务。而业务流程建模语言 是一种x m l 元语言，b p m l 规范详细说明了w e b 服务编制( w e bs e r v i c e s 4 第1 章引言 o r c h e s t r a t i o n ，w s o ) 和编排( w e bs e r v i c e sc h o r e o g r a p h y ，w s c ) 两种模式， 用于描述和建模抽象业务流程，而这些流程涉及企业业务经营的各个方面。在 此，编制指的是一个可执行的业务流程能够和外部或内部的w e b 服务相互作用， 用于定义合成服务( c o m p o s i t es e r v i c e s ) 以及重用已有服务的内部流程( i n t e r n a l p r o c e s s e s ) ：而编排指的是在多部门多组织中的关系描述和业务协作( b u s i n e s s c o l l a b o r a t i o n s ) ，用于定义多方如何在一个更大的业务事务中通过与交易伙伴及 外部机构( 如供应商和客户) 交换信息，进行对等的( p e e rt op e e r ) 协作。w e b 服务编排接1 2 1 ( w e bs e r v i c ec h o r e o g r a p h yi n t e r f a c e ，w s c i ) 是面向w e b 服务的 编排规范，能定义和呈现协作流程服务的复杂行为。w s c i 采用w e b 服务编排 描述语言( w s c d l ) 定义w 曲服务的通用和补偿行为，描述点对点w e b 服务 参与者的协作，而编排后的业务流程可实现企业间的业务交互和协同。 然而，b p e l 4 w s 和w s c d l 等业务流程定义语言( b u s i n e s sp r o c e s s d e f i n i t i o nl a n g u a g e ，b p d l ) 在流程状态管理、业务规则处理和服务的动态发现 与建模等几个方面存在一些不足1 6 j 。 首先，b p e l 4 w s 和w s c d l 等b p d l 语言没有提供任何标准元素来准确描 述流程状态。在业务流程自动执行过程中，一个流程状态就是在一个特定流程 执行点上的流程执行条件。如果在一个流程模型中明确地确定状态，就可以基 于状态信息快速地监视流程运行时的执行情况。而且，流程状态可以有效地辅 助定义状态相关的流程行为，例如补偿和错误处理、协商等。b p e l 4 w s 模型侧 重在业务流程间的逻辑关系，仅提出一个模糊的流程状态管理机制通过给 流程状态赋予一个二进制变量来保存信息，当流程状态改变时更新这个变量。 然而，由于该机制没有提供任何命名状态变量的方法，使得采用哪个变量存储 流程变量变得含糊不清。为了克服这种状态变量的模糊性，必需采用清晰的流 程状态管理机制。 其次，在业务规则和流程逻辑的分离管理方面，如果业务规则没有完全从 业务流程中分解出来，工作流模式应该被预先定义【7 1 ，也就是说，所有的工作流 模式都应该在可执行业务流程模型设计前被事先定义和理解。业务规则和流程 逻辑的分离，可以确保在不修改业务规则的条件下，改变流程逻辑，不仅可以 实现流程服务的动态配置，而且可以隐藏复杂的业务规则，保护企业的私有业 务规则。 虽然b p e l 4 w s 规范提出了从业务流程中分离业务规则的重要性，但是没有 5 第l 章引言 提供任何分离机制，业务规则和流程逻辑仍然混合在一个b p e l 4 w s 执行模型之 中。b p e l 4 w s 规范设计了一个通用模型，包括业务流程、业务规则和数据操作 等元素和相关操作。通过增加相关的执行元素，通用模型可以被扩展成一个可 以对公众公开的业务协议【8 l 。但是，这种业务协议不提供任何隐藏业务规则的机 制，使企业私有的业务规则和逻辑有被暴露给其他企业的危险。在这种情况下， 需要为b p e l 4 w s 规范提供业务规则的分离机制，使业务规则和流程逻辑分别封 装在独立的知识库中，只对外公开模型的流程规范。关于b p e l 的深入研究和分 析，将在本文2 2 节中做出进一步的阐述。 w s c d l 规范没有考虑业务规则。但是，业务规则是建立可执行业务流程 模型的一个必需项目，缺少业务规则的w s c d l 模型对于可执行业务流程模型 来说是一个不完整的b p d l 模型。 j 3 研究内容和文章结构 通过借鉴面向服务的架构( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 和业务流程 管理( b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t ，b p m ) 等相关的标准和技术，通过s o a 架 构、基于s o a 的b p m 框架等内容的研究，利用现有的服务中间件( 如b p e l 引擎、w e b 服务器和规则引擎等) ，建立基于p b e l 4 w s 的业务流程，将业务规 则从流程中分离出来，并对规则仓库进行建立有效的管理机制。 本文就将从b p e l 和规则引擎入手，来研究和解决以上问提。因此本文的结 构安排如下： 第一章，绪论。本章简要介绍了本文的课题背景，存在的问题，以及国内 外对于相关问题的研究现状。 第二章，业务流程执行语言b p e l 研究。本章通过对业务流程执行语言b p e l 相关技术的研究，归纳出现有研究和技术中存在的不足之处，并且对b p e l 中的 人工交互进行一定的研究。 第三章，b p e l 中业务规则与流程分离的方法研究。本章针对上一章中提出 的问题，对业务规则、业务规则方法学、业务规则引擎等，进行深入的研究与 分析。在此基础上，提出对b p e l 中业务规则和流程分离的方法。 第四章，b p e l 中业务规则与流程分离的实现技术。本章阐述对业务规则与 流程分离的具体方案和相关的技术，并且介绍如何通过这些技术来创建一些必 6 第1 章引言 要的模块。 第五章，制造业应用实例。本章结合第四章所提到的各种实现技术和应用 模块，将其应用在风扇罩的制造流程中，结合该制造业的具体实例来进一步说 明业务规则的分离和管理方法。 第六章，总结与展望。本章总结了本文的主要研究成果，阐明了本文的研 究价值，并简要介绍了下一步的工作方向。 1 4 本章小结 本章作为本文的开篇，阐述了b p e l 中业务规则与流程分离的研究背景知 识，本文研究的主要内容和意义，以及后面几章的组织结构等。 7 第2 章业务流程执行语言b p e l 的研究 第2 章业务流程执行语言b p e l 的研究 面向服务的体系结构( s o n ) 正在i t 界引起热烈反响。由基于标准的技术 ( 如帆、w e b 服务和s o a p ) 驱动，s o a 迅速从测试项目变成业务操作的 关键主流应用程序。 加速采用s o a 的一个关键标准是用于w e b 服务的业务流程执行语言 ( b p e l ) 。b p e l 使组织能够通过编排服务来自动化他们的业务流程。它强迫组 织围绕服务来考虑：将现有功能公开为服务：使用服务构成新的应用程序；在 不同的应用程序中重用服务；到处都是服务。 利用w 曲服务和业务流程执行语言( b p e l ) ，提供开放的、基于标准的集 成，该集成通过组合消息传递技术和x m l 及各种w e b 服务标准来提供互操作 性。一旦开发了w e b 服务接口，就可以使用b p e l 来定义和编排业务事务，从 而以更加简易、灵活的方式来巩固和现代化企业的应用程序。 2 1 基于w e b 服务的业务流程 2 1 1 业务流程基本概念 ( 1 ) 流程( p r o c e s s ) p r o c e s s 可以翻译成流程或者过程。牛津英语大字典对p r o c e s s 的定义是 一个或者一系列有规律的行动，它们以确定的方式发生或者执行，导致特定结 果的出现。 ( 2 ) 业务流程( b u s i n e s sp r o c e s s ，b p ) 业务流程的定义：一个或一系列连续规律的行动，这些行动以确定方式发 生或执行，导致特定结果的实现【9 j 。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。关于流程，国内外有许多学者从各个 角度对业务流程进行了阐述，见表2 1 8 第2 章业务流程执行语言b p e l 的研究 表2 1 流程的定义 提出的学者流程的定义 m h a r m e r 流程是把一个或多个输入转化为有用的输出的一系列活动 的集合。 d a v e n p a r t 等 流程是为达到某一个具体的输出而进行的一系列逻辑相关 业务的集合，他接受某一输入，经处理后产生的输出对接 收者更加有用和有效。 e u g e n eh m e l a n 从操作的观点来看，流程是一组密切联系、相且作用的活 动，每一个流程都有明确的输入和输出，都有定义明确的 开始和结束。 r b k a p l a a 和l m u r d o e k 流程是一系列相互关联的活动、决策、信息流和物流的集 合。 陈禹六等流程是为完成某一目标( 活动) 而进行的一系列逻辑相关 的活动的集合。 综合各种流程定义，业务流程应该具有以下特点： 幻流程有输入和输出。 b ) 有明确的目标结果。 c ) 由一系列活动组成的集合。 d ) 可穿越组织的功能边界。 e ) 随顾客的具体需求而变化。 f ) 业务流程可以分为核心流程、辅助流程和管理流程。 企业业务流程是社会分工演变的产物，它是为了实现企业某个经营目标的 一个过程，即在部分或者全部组织机构和人员的参与下，利用企业资源( 包括 所需的处理设备、计算机软硬件、信息库和知识库等等) ，按照预先确定的业务 规则，在参与者和组织机构之间进行文档、信息和任务的传递。并进行日常任 务处理和经营决策，从而实现预定的经营目标。业务流程包含如下基本要素： a ) 若干经营目标( g o a l ) 。 b ) 一组活动( a c t i v i t y ) 。 c ) 一组参与人( p a r t i c i p a n t ) 。 d ) 一些业务规则( b u s i n e s sr u l e ) 。 e ) 一些应用代理( a p p l i c a t i o na g e n t ) ，比如应用程序或者应用系统。 f ) 一些业务对象( b u s i n e s so b j e c t ) ，比如文档、表单、零部件等。 曲一些信息知识资源。 9 第2 章业务流程执行语言b p e l 的研究 ( 3 ) 业务流程驱动( b u s i n e s sp r o c e s sd r i v e n ，b p d ) 业务是企业应用的关键部分，也是项目开发所要解决和实现的主要应用部 分。但随着企业规模的增长及发展的需要，企业对业务的需求近些年来也不断 呈现出实时的变化。因此企业应用的i t 架构必须能对企业的业务变更做出快速 灵活的响应，不但能做到业务的灵活扩展，还应当支持业务的整合。业务整合 服务的作用是通过若干业务服务来组合业务流程，因此它将通过e s b 来调用服 务，然后再次通过e s b 将业务流程公开为客户端可用的其它服务。业务整合通 过采用成熟的技术可以创建模型，自动化流程处理、监控和管理这些业务，从 而满足业务变化的需求。它通过协同人工参与流程和自动化运行的流程，来整 合一个跨越企业内部不同部门和不同系统之间的业务流，使得业务人员获得一 个面向服务的、统一的企业业务流程平台，从而使得企业获得最大投资应用回 报。 所谓的业务流程，是指为了在一定时期内达到特定的商业目标，而按照各 种商务规则连接起来的业务功能集。这些业务功能是抽象定义的：业务功能的 具体实现受限于业务功能运行所必须的可用资源，包括业务人员、i t 业务应用 系统、客户和商务交往及贸易伙伴等。在没有实现业务流程集成的企业系统中， 业务流程的实现分布在应用的代码中，并需要跨部门的手工合作来做业务操作， 这样进行快速流程变更的灵活性极小。采用以业务流程驱动的企业架构后，将 业务流程的逻辑从应用中释放了出来。旨在帮助企业从战略上，管理和提高动 态业务流程效率。 使企业的业务流程随需应变、自动快速的执行运动起来，是业务流程驱动 技术的核心概念。b p d 的目标是消除存在于企业用户和客户之间的信息壁垒， 用图形来模拟用户的想法，并自动地把这些想法转换为可执行的业务流程，它 能解决现存的集成问题，实现新型的自动化，从而消除企业目标和执行之间的 差距。 2 1 2 业务流程的分类 可以按照多种标准对业务流程进行分类，提出基于企业业务事件的业务流 程和业务流程驱动的基本概念。下文中将详细定义了业务流程及其分类，说明 业务流程在描述业务协作上的作用，详细描述引入业务流程、业务事件等概念 l o 第2 章业务流程执行语言b p e l 的研究 在动态应用集成中的目的，及业务流程主动执行模型。业务事件可以定义企业 需要协作的具体需求，业务流程具体由业务事件等核心元素组成，这样组成的 业务流程可以表达跨组织的业务流程协作需求，并能够表达动态集成企业应用 的需求。其中业务流程是企业协作的发起者，通过这样一个定义确定了业务流 程在企业业务事件中的重要作用。 ( 1 ) 按照流程所在行业的划分有： 制造业流程，金融、保险业流程，电力业流程，服务业流程等。 ( 2 ) 按照流程的组织范围划分有【1 0 j ： 部门内流程：比如o a ( 办公自动化) 内部的流程。 部门间流程：比如p d m ( 产品数据管理) 系统中产品发布流程和工程 更改流程，它们通常跨越设计、工艺和制造等几个部门。 企业间流程：比如供应商采购流程、产品销售流程等。 ( 3 ) 按照流程的内容划分有i l i l ： 主体流程：指那些响应顾客需求、为顾客生产产品或提供服务的过程， 比如市场营销、生产制造、售后服务等，它们直接给企业带来经济利益。 支持流程：为主体过程提供必要的支持，比如维持生产所必需的采购活 动、人力资源活动、财务活动等等。 管理流程：一般位于企业内部，用于管理和协调上述两类过程，如o a ( 办公自动化) 和p d m ( 产品数据管理) 中的文档流程等。三者的关 系如下图2 1 ： 图2 1 主体流程、支持流程和管理流程之问的关系 客户 ( 4 ) 按照流程的结构化性质划分有【1 2 】： 生产型流程( p r o d u c t i o np r o c e s s ) ：高度结构化，模型变种很少，每天需 要处理大量流程实例：比如保险索赔流程。 第2 章业务流程执行语言b p e l 的研究 管理型流程( a d m i n i s t r a t i v ep r o c e s s ) ：存在若干预先定义好的选择路由， 结构良好，实例驱动，流程实例数量较多：比如o a 中的文档评审流程。 特殊型流程( a dh o ep r o c e s s ) 流程的结构难以完全精确定义，流程实 例执行时可能需要动态调整结构，需要处理异常情况：比如软件项目开 发管理中的流程。 协作型流程( c o l l a b o r a t i v ep r o c e s s ) ：难以定义过程模型，主要偏重于 通讯和信息共享，比如协同设计，一般研究将这种流程排除在业务流程 之外。图2 2 显示了四种流程不同的性质。 结构化 非结构化 以信息为中心以过程为中心 图2 2 按结构化性质划分的四种流程 2 1 3 基于b 服务的业务流程建模开发 在对业务流程建模的语言和架构都有了初步的考察后，有必要进一步提出 一个基于w e b 服务的业务流程建模开发方式。这个开发方式代表的是以业务流 程为导向的一种新的应用开发方向。 如图2 3 所示，整个开发模式可以分为三条路径，分别以不同形式的箭头线 区分。实线的路径代表着开发人员对w e b 服务的开发过程，开发人员通过使用 w e b 服务的开发工具，依据业务流程的需求，将企业内存在的系统、组件等包 装并暴露成可重用的w e b 服务，提供给业务流程的某个步骤去调用。虚线的路 径是业务分析员的流程建模步骤，业务分析员在对业务需求的充分理解和掌握 下，使用业务流程建模工具，对业务流程进行建模，其中对w e b 服务的使用大 幅度地加速其建模过程，然后业务流程模型被部署到业务流程引擎上成为一个 1 2 第2 章业务流程执行语言b p e l 的研究 业务流程的应用。最后，点划线的路径意味着一个反馈的过程，业务流程应用 的实际运行情况将会反馈给该业务流程分析员和关联的w e b 服务开发人员。开 发人员可以分析w - e b 服务在该流程中的使用数据来更好的优化其性能、调整服 务的粒度( g r a n u l a r i t y ) 或者有必要的话构造新版本的w e b 服务。而业务人员能 够根据业务流程运行时的指标适当地对业务需求做出调整，建立更精确、更优 化的流程模型。 企业内系 统、组件等 鲨 图2 3 基于w e b 服务的业务流程建模开发方式 开发人员 这样的一个基于w e b 服务的业务流程建模开发方式是一个迭代反复的过 程。相比于其它迭代式的软件开发模型来说，其独特之处在于其迭代的过程可 以有两个不同的周期：一个周期是业务分析员对流程的分析、建模和改进的循 环，另一个周期是开发人员对w e b 服务的创建、调整和修改的循环。这两个循 环相互促进、相互影响但却不相互依赖。因此，业务流程应用程序的开发和测 试也可分为两个并行的阶段：业务流程的开发测试和w e b 服务的开发测试。 在与业务分析员相关的流程建模周期，关注点是对某个特定流程的描述， 它的预期是该流程在运行期的各种指标和数据。在开发人员的w e b 服务开发周 期中，某个w e b 服务很有可能不仅仅是为一个业务流程而创建的，因此其关注 点是对特定w e b 服务在服务粒度和实现上的考虑，比如w e b 服务应该提供各种 层次上的功能抽象，它的版本控制等等。 总体上来说，基于w e b 服务的这种业务流程建模开发方式有如下的优点： 系统集成性。对于一般的应用系统开发方式，当需要把不同的局部功能 整合成整体应用时，需要推倒旧的系统或者在旧的系统基础上，采用昂 第2 章业务流程执行语言b p e l 的研究 贵、复杂、私有的集成方法，不仅技术实现上难度高，而且系统健壮性 ( r o b u s t ) 弱，结构无比复杂不利于以后系统的升级基于w e b 服务 的业务流程建模开发中，建模工具和w e b 服务两者得到有机的结合。 提供了一个更强壮的集成平台。得益于w e b 服务，可用的组件都是模 块化的它们在流程层进行组合，与过去高度复杂的集成技术相比是一 个大的进步。在流程层进行组合也代表了集成和应用开发相融合的开 端。 系统灵活性。有软件系统开发经历的人都知道，很多时候一旦需求改变， 就需要重新把系统的各个开发阶段走一遍，一步步的