（计算机应用技术专业论文）面向角色的分层工作流模型研究与实现.pdf

abs t r act the re s e ar cho f role 一 ri e n t e d wer 妞o wm o d e l i s the 助p o “ a n t a s p ect o f th e t e c h n o l o g y o f w o r k 们 o w . the r o l e 一 ri e n t edw o rkfi ow fc 犯 u s e s o n th e activ i t y o f the rol e int h e wor k fl ow， asa v o l u n t a rya n d 0 p p osi 协i n d e p e n d enc y u n it ， ro l e h a s s o m e d e fi ni t e goa l s and c ana c h i eve som e dsfi ni 怡acti v i t i e s b y sc q u e nce . a l l d i t fo c u ses onth e r el at i o n s h i p o fin te 卜 acti v e and col l a bora t i 0 n b e tween t b e rol e s r o l e 一 o ri e n t e d m o d e 1 h a s charact e rsofexp l i ci t s truc t u re ， fi exi b l e a n d ext 即s i b l e . in m o s t r o l e 一 orje n t e dw o rkfl ow m o d e l ， t h ed e fi n i t i on o f ro l ei s re l at e dtos p e ci fi c wor k fl ow， a n d i t i s l i m i 充 e d tosp eei 6 c w or 妞o w ， i a cke d o f fl e x i b le即 d h a rdtos u i t fo r c o m p l exw o r k fi ow re q u irem e n t the arti cl e i s doi n g t her e s e arch on 加wto如p ro vet h e fl e x i b l e o f w o rk fl o w . itpos e s anewr o l e 一 orie n t e dwor k fl ow m ode l . the s u b s tance o f th e m odu lei s s epa r a t i on o f e l e m e n t d e fi n i t i o nandro i e defi n 1 ti o n ， acco rd i n gt o re q u i r e m e nio f w o r k fl o wandth ee l e m e n t databa s ewhi ch p ro v i d e db ys y s t e m ， tocr e a t ero le d y n 田 刃 i c ， fo r e nba n c m g山 e a gi l e ofl o l e d e fi n i t i on 幼d t end erofw o rk fi ow， and re a l 让 e t he i m port a n ceo f p r o e ssd e 血i t i o n on b a s el y . the a rt i cle al sore s c a rc h e s t h e m e t hod o f d ynamicc r e a t 1 n g and ru n n i n g m e c b a n 1 s mo f wor k fl ow e x amp l e ， to re s ul ve the p ro b l em o f w o r k fl ow h a s n ofe ed一 b a c km e c h 丽s mb y re cord i ng thc ru nni ng l o g . at l as t ， d e s i gn a v isual l y id odc 1 in gt oo1 for re al 切n g t b e modul e of 比d d in g w o r k fl o ww hi chnot i ce d i n th e a rt i cl e ， e m 户as 泳 to比 solv e th e p r o b l em of d i s p l a yandx p d lfi l e ofw o r k fl ow m odu l e ， andin 一 h as e o f cl eme n t ame n d ing in 一 t 如eu p gr a d i n gp r o b l e m ， to p m v i d i n gain 比 rface a n dm ech 姐1 5 也 t o o l o f d e son p t i on com p l ex p r 以 浑 s s i o nas el erne n tt obe cen t er .户 口 。 th er s id e ，the di s cus s i ono f w b o 1 e d i s s erta t i o n isa e x a m p l e o f p roj峨 d eelare fl o winm o d e l i ng p r 创 男 s si o n o f bed di n g m o dul e，m o dul e fo rmd e 别 汀 i p t i onand d e s l gn运 g a n d u s i n g o f v i s u al l y mo d e l in g t ool ， 心yw o r d s : wor k fl ow v i s uall y m o d e l i n g t ool r o l e 一 orient ed，a yer e dw o r k fl ow mo del， 学 位 论 文 独 创 性 声 明 学位论文独创性声明 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 南昌大学 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 贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学 位 论 文 作 者 签 名 手 写 ): 伊利乍 签 字 日 期 :洲 口 年 去月 叫日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了 解南昌大学有关保留、 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. 本人授权南昌大学可以 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 者 手 “ ，:畔” 师 手 “ ): 签 字 陇砷年 ” 川 日签 字 眺树 学位论文作者毕业后去向: 工作单位: 通讯地址 : 电话: 邮编 : 第 1 章引言 第1 章引言 l l研究背景 工作 流少七 r 姗o w ) 管理技术起源于20世纪70年代的生 产组织和办公自 动 化领域，提出的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它们进行监控，达到提高工作效率、降低生产 成本、 提高企业生产经营管理水平和企业竞争力的目 标111 。 工作流技术是一项快速发展的技术，并在各个行业得到广泛应用。其主要 特征是 业务流程的自 动化2l ， 这些流程有人工的， 也有自 动的， 其主要 特点是: 这些流程的处理都是在计算机应用程序和工具协助下进行的，也就是说，由计 算机系统来帮助人们完成日常事务的处理.不管是在企业还是电子商务、电子 政务领域用工作流进行日常管理所带来的好处是非常明显的，包括可以提高办 事效率，改善资源利用，提高企业运作、办公自 动化或行政审批的灵活性和适 应性等等。 目 前，世界各国 有许多软件厂商提供各自 的工作流软件产品，而且新的产 品也不断涌现，用户有很大的选择余地，但是如果没有可遵循的行业标准，就 会使这些产品之间存在巨大差异，导致这些产品 之间不能协同工作， 成为一个 个信息的 “ 孤岛” 。 在这种背景下， 工作流管理联盟 ( w且 吸 c ) 于1 993 年成立了，这是由多家 公司联合成立的国际 标准组织，其目 的是通过制定工作流技术及其标准，提高 不同工作流产品之间的连通性和协同工作能力。 通过使用标准可以 使不同的产 品 之间 协同 工作131 ， 也可以 改善工作流产品 与其他 rr 服务 ( 电 子邮 件、 文档 管理) 之间的集成。 工作流管理联盟定义的工作流系统标准中包括一个参考模 型及其5 个接口的 规范，这些规范确定了开发工作流产品所必须遵循的行业标 准，只有遵循这些规范开发的产品才可称为真正的工作流产品。 因此，未来工作流的发展将是趋于标准化和规范化，但基于不同工作流模 型和不同设计架构的 工作流管理工具仍将各自 为政，为不同规模和特点的用户 提供广泛的选择空间。 第 1 章引言 虽然工作流产品在各个领域得到了广泛的应用，但其自身还有很多问题堕 待解 决。目 前 对 工 作流 技 术的 研 究主 要 有以 下 三 个方 面 冈 : . 工作流的 理论基础， 包括:体系、 模型、语言、接口 等; . 工作流实现技术，包括:性能、可靠性方面的 研究; . 工作流技术的应用，包括:实施方法、应用集成等。 工作流模型作为工作流技术的基础要素，对其建模理论的研究是工作流技 术研究的一个热点问题，它主要包括业务流程的表达问题、系统的组织建模问 题、系统的访问控制问题等。本文就是在这种背景下，进行建模理论的研究， 并基于此开发一个可视化的建模工具。 l z国内外研究现状 近年来，对工作流模型分析和描述方法的研究得到普遍重视，已经成为工 作流技术研究领域中的热门研究方向之一。国内外的许多研究者从各自的研究 背景和应用需求出发，分别提出了许多有价值的方法。这些建模方法在流程的 分析和优化中是必不可少的工具。 由于不同的流程建模方法突出一种流程要素， 而使其他的若干要素弱化或隐藏，因此很难在一种流程模型中表达流程所有的 要素，建模方法的选择主要取决于应用的需要。主要研究或应用的建模方法有 阎 : 基于活动网 络的建模方法、 基于petri网的建 模方 法、 基于状态 和活动图 的 建模方法、 基于事件驱动的 过程链模型、 基于事务的建 模方法网 、 基于语言行 为 (s pe e c h/la n g ” age actin n) 理 论的 建模 方 法 和 基于 协调 理 论 ( 咖r d i刀 a l io n th co 叻 的建模方法。 文献 刀 指出 基于活动的建模方法是以 活动和活动 之间的关系为基础建立 的工作流模型，适合于流程较为固定、异常情况较少的生产型工作流的建立。 这种方法的 好处是直观、易于理解.目 前大多数工作流管理系统都采用这种方 法建模。由于这种方法强调直观性和易理解性，而直观性和易理解性通常与系 统的具体实现关系密切，所以理论上的研究相对不多。 文献【 8 中基于状态和活动图的建模方法是一种介于 pe川 网模型和图形化 模型之间的方法，这种方法的优点是容易理解，比图形化模型容易验证，但可 视性效果和可理解性不好， 模型验证工作也较petri网复杂。 同活动网络建模方 法类似，这种方法的理论研究也相对较少。 第 1 章引言 文献【 9 【 10 【 川中keller 等人 提出的基于事件驱动的 过程链模型目 前 应用 得也比较多，其主要元素是功能和事件。在满足一定条件的情况下，功能可以 被事件触发。这样整个业务过程就可以被交替出 现的功能和事件所描述。目 前 最典型的应用是在 s a p的 r3 中。 epc模型主要被用于企业的经营过程重组 担 p 助、 工 作 流的 定 义 与 控制、 软 件的 配置 与开 发、 基于 活 动的 成 本 ( a b o 分析 以及符合 15 侧 x 刃 x 认证标准的质量文档的规范，它很大的一个优点就在于已兼 顾了模型描述能力强与模型易读性这两个方面。 文 献 12 中 指出 的p etri 网 建 模 方 法有坚 实的 数学 基 础， 是 完 全形 式 化的， 可以对模型进行准确的判断和分析， 因此目 前基于petri网的建模和分析得到了 广泛的发展。 文献【 13 中 给出 的 基于事务模型的 建模方法来源于数据库研究 领域， 事务 处理对于维护数据库的正确性、一致性和出错恢复都具有重要意义，在工作流 模型中引入事务概念可以提高工作流管理系统的可靠性。 文献【 1 叼 中 给出 的 基于 语言行为理论的建模方法从客户方和服务方之间的 语言行为交互上对工作流进行建模。 协调理论115 是m rr协调科学中心提出的一 种管理一组协同工作的活动及其相关性的科学，主要研究如何管理活动之间的 相关性。 目 前，对工作流模型的研究仍然没有统一的标准，以上提出的工作流建模 方法各有优缺点及其适用范围。 l 3研究意义 工作流技术作为目 前热门的研究领域， 其工作流建模仍没有统一的标准， 各工作流产品厂商都在尽力推广自 己的工作流模型或在现有模型的基础上做些 修改以适合于用户的业务流程需要。 本文在分析面向角色的工作流模型基础上， 对工作流模型相关的内 容作了 一些研究，其研究意义在于以下几个方面: 1 、 工作流模型的研究是工作流的理论研究的一个重要方面， 本文在现有的 面向角色的工作流模型中引入分层的思想，分层定义要素及要素之间的关系， 从而提高了 工作流模型的建模灵活性和动态适应性， 具有一定的理论意义; 2 、 通过研究工作流实例的动态生成方式及其运行机制， 从而提高生成工作 流实例的效率，提高工作流处理过程中的过程定义重用性，因而具有一定的应 第 1 章引言 用价值。 1 .4 主要工作 出析 给分 本论文中，主要涉及到的工作如下: 1 、研究了工作流的基本概念，工作流管理系统的基本功能和 w且 硕 c 的工作流参考模型，为后续工作奠定了理论基础。 2 、 在分析传统的面向活动的工作流模型的基础上， 研究了角色理论， 了面向角色的工作流模型的基本原理、特点及其表示方法。 3 、 在分析现有面向 角色的工作流模型不足的基础上， 提出了一个面向角色 的分层工作流模型，并深入研究了模型的组成，对工作流实例的动态生成和运 行机制进行了改进。 4 、 通过对 项目 申 报流程的分 层建模， 使用伪n g of og语言描述所建的 模型， 研究了如何在实际使用中实现分层建模的思想。 5 、 结合本文提出的面向角色的分层工作流模型的特点， 设计了一个可视化 建模工具。在设计过程中，重点解决了一些技术难点问 题，并以项目申报流程 作为该工具的应用实例。 l s论文的组织结构 本文共分六章，各章节安排如下: 第1 章 引言 介绍了 本文的研究背景、国内外研究现状、 课题研究的意义和本文所主要 研究的内容。 第2 章 工作流相关概念 主要介绍了工作流及工作流管理系统的基本概念、 相关术语以及wfmc提 出的工作流管理系统的参考模型。 第3 章 面向角色的工作流模型 介绍了面向角色工作流模型的理论基础，分析了其特点及元模型结构。最 后介 绍了 面向 角 色表 示方法， 其中 主要 介 绍了 角色 活 动图 ( r a d ) 以 及情景 演 算 语言伽n g o l o g o 第 1 章引言 第4 章面向角色的分层工作流模型 分析了现有的面向角色模型的不足，详细论述了面向角色的分层工作流模 型的各层组成，以及基于该模型的工作流实例的生成和运行机制。对项目申报 流程进行了 分层模型 建模， 并使用。n g ul og语言 对其进行形式化描述。 第5 章 可视化建模工具的设计与实现 围绕可视化建模工具的设计与实现，介绍了该软件的总体设计和主要功能 模块划分，给出了内 部类结构图，讨论了两个技术难点。最后使用这个可视化 建模工具对项目申报流程进行了建模。 第6 章 结束语 对本文的工作进行总结，并指出未来的工作目 标。 第 2章工作流相关概念 第2 章工作流相关概念 工作流是由 英文单词( wor k fl o w ) 翻译过来的， 它起源于生产组织和办公自 动化领域， 在其出现之初就得到了广泛的重视和研究，尤其在业务流程管理方 面有着广泛而有效的应用。本章将阐述有关工作流管理系统的理论基础。 2. 1工作流的定义 到目前为止，对于工作流仍没有完全统一的定义，许多研究者基于不同的 研究提出了不同的工作流定义。我们列举如下一些有代表性的定义110，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 征有一定的理解。 1 .工作流管理联盟的定义llv .19 】 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。 2 以 邵g r o u p 的 定 义 1 ， 8 1 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 持任务的信息流、评价与控制任务的跟踪、报告机制。 3 .ibmalm ad enr es e ar c b c 笼 n t er的定义网 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、步骤间的执 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. 4 w.m 卫物。 d e r asl s t 的定义价 1 1 工作流是一系列工作的偏序集。工作的 序列可以 有多种方式，比如工作x 与y 满足xy 当且仅当x在y 开始之前就己 经就绪. 以 上这些对工作流的定义是用非形式化语言所进行的描述， 虽然各有不同， 但基本上都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， 是结构上的定义) 、怎么做 是控制流与信息流的定义) 第2 章工作流相关概念 即经营过程是什么 ( 由哪些活动、任务组成，也就 ( 活动间的执行条件、规则以及所交互的信息，也就 、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) 。 上述定义虽然角度不同， 但都强调对业务过程的形式化描述，这也是工作 流建模理论的重要研究内容。除此之外， 人们普遍认为工作流应具有以 下三个 最基本的要素: 串 行或并行: 即业务中的步骤或者以串行方式执行， 或者由 不同的人或 组合根据不同的情况同时处理 ( 并行) 。 两个或两个以上的人: 即一个人处理的业务不称其为工作流， 需要多人 合作完成时才能称之为工作流。 共同的目 标:个体参与工作流必须是为了同一个工作目 标。 2. 2工作流管理系统的定义 w fmc对于工作 流管理系 统给出 了 这样的定义61 : 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，并按照预先在计算机中定义好的工作 流逻辑推进工作流实例的执行。 通常，工作流管理系统是指运行在一个或多个工作流引擎上用于定义、实 现和管理工作流运行的一套软件系统，它与工作流执行者 ( 人、应用) 交互， 推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。 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 们具有很多 共同的 特性。 概括地说， 工作流管理系统提供了3 种功能 11 7 刀 】 ， 如 图2. 1 所 示 【231: (l ) 建 立阶段的 功能: 主要 考虑工 作流过程和相关活 动的 定义和建 模功能。 (z) 运 行阶段的 控制功能: 在一 定的 运行 环境下， 执行 工作流 过 程并完 成 每个过程中活动的排序和调度功能。 (s) 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rr应用工 具之间的交互。 第2 章工作流相关概念 图2 . 1工作流管理系统的 特性 wfmc提出了 有关工作流程管理的一些规范，定义了工作流管理系统的结 构及其与应用、管理工具和其他工作流管理系统之间. 的应用编程接口，主要 目的是为实现工作流技术的标准化和开放性，从而支持异构工作流管理系统与 产品 之间的互 操作。 w fmc提出 的 工作流管理系 统的 体系结构如图2 .2所示131 。 工作流 应用数据 软件构件 系统控制数据 外部产品 / 致招 第2 章工作流相关概念 从图中可以看出，工作流管理系统主要包括工作流定义工具、工作流监控 工具以及工作流引擎， 且主要由三类构件组成: 令 软件构件:完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现; 今 系统控制数据:工作流管理系统中的一个或多个软件构件使用的数据; 令 应用与应用数据: 对于工作管理系统来说， 它们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， 它们被工作流系统调用来完成整 个和部分工作流管理的功能。 2. 3工作流相关术语及其关系 w fmc 定 义了 工 作 流 最 基 本 的 术 语 124 均， 包 括 工 作 流 ( w o r 妞o w ) 、 工 作 流 管 理系 统(wo r k fl ow m 即 a ge m ent sy st ems) 、业务过程伪 us i ne sspr oces s) 、 过程定 义 (p roce s s d e fi ni t ion)、 活 动( activ i t ie s) 、自 动活 动( auto m a t e d activi t ie s ) 、 人 1活 动 (man ua l activitie s) 、 实 例 伽s ta n c e s lc as e s) 、 过 程实 例 印 印 cess in st ance s) 、 工作 流 参与者 恤“ k fl owp art诚p a n l ) 、 工作项( w o r k item ) 、 工作 表(work lis t) 、 工作表处 理器 (w0 比 五 st h an di er)、 工 作 流参 考模型 (wo r k n owre fe rencemode l) 等。 基本 概念 之间的关 系如图2. 3 所示阳 周。 图2. 3工作流基本概念之间的关系 第2 章工作流相关概念 2. 4工作流参考模型1231 工作流管理联盟推 荐的工作流参考模型 (w。 rk fl o wr efere nee m odel)给出了 工作流管理系统结构的通用描述，描述了工作流管理系统的相关概念、组成工 作流管理系统的各个功能模块及各个功能模块之间的相关接口，包括核心的工 作流执行服务，以 及过程定义工具，工作流客户端应用程序，被调用的应用程 序，其它工作流执行服务，管理和监控工具等模块和相应的接口。工作流管理 系统参考模型己 逐渐成为设计工作流管理系统结构时的参考标准123 气 各个模块的功能描述如下: 1 . 工作 流执行服务内 陌 r k fl o wenactm en t serv ic e) 。 工作流执行服务也称为 业务执行环境，是工作流管理系统的核心组件。用于创建案例，根据过程定义 生成工作项， 匹配资源和工作项， 支持活动的执行以及记录工作流的特定信息。 执 行服 务 可由 一 个 或多 个工 作流引 擎 ( wor k fl owe n gi 朋 5) 组 成， 在有多 个 工 作 流 引擎的执行服务中，可根据案例的属性、任务和资源的情况将工作分配到多个 引擎上，而工作在多个引擎上的分布对用户来说是透明的。 2 . 过程定 义 工具 (p s d efi ti ont oo ls)。 过 程定 义工 具 ( 或更宽 泛 地 应 称 为工作流定义 和分析工具 ) 可以 分为过 程定义、资 源分 类、 过程分析三类功能。 过程定义功能向用户提供将实际业务处理过程转化为可被计算机处理的形式化 描述的过程分析、建模手段。资源分类工具对执行工作流时所需的资源进行分 类，描述各资源分类的特性和各资源分类之间的联系。过程分析是在定义好的 工作流投入使用前， 对定义的过程进行检测的工具，包括分析过程定义的语义 正确性和工作过程仿真等功能。 3 . 客户 端应 用 程序 少 勺 r k fl 口 w clientapph catio n) 。 客 户 端 应用 程 序向 用户 提 供在过程实际执行时同工作流系统进行交互的工具。在工作流的实例运行期， 用户通过客户端应用程序提供的工作列表完成对工作流程的处理。工作的分配 可以 通过 “ 推式”或 “ 拉式”驱动。当工作流引擎分配工作项给单个用户时为 推式驱动，当工作项被分配给成组用户时为拉式驱动， 此时工作项可能出现在 多个用户的工作列表中，由 用户自 行选择执行。 4 . 被调 应用的 应 用 程序 ( in vo k edapnlica ti on ) 。 被调 应 用的 应 用 程序 是 指 在 工作流实例运行期间，由 工作流执行服务启动用于处理应用数据和完成特定的 任务的外部应用程序. 例如w 匕 rd这一类的文字处理器， e x 此1 这一类的电子数 第2 章工作流相关概念 据表格处理器，或一个专门为业务过程开发的应用程序。 5 . 管理和监 控工具 ( a d m i n is tratfo n an d m 0 n i t o r l n g t ools)。 管理和监控工具 完成对工作流过程实例及资源的管理和监控功能。分为两部分，一部分负责工 作流运行管理的相关操作， 一部分负责工作流执行期间各种信息的记录和报告， 为管理提供有用的信息。 6 ， 其它工作流执行服务。 其它工作流执行服务指在本工作流系统以外的其 它工作流系统的工作流执行服务。接受相同管理且使用相同工作流定义的工作 流引擎属于同一个工作流域， 然而案例除了 在同一工作流域内的引擎上运行外， 还可能在若干独立自 治的工作流系统间传递，因此这些工作流的执行服务必须 相互链接，具有互操作性。 参考模型结构如图2. 4 所示【23 气 图2. 4工作流参考模型 为了让工作流系统中的各功能模块协同 工作，工作流管理联盟在参考模型 中定义了5 类标准接口: 接口 1 :过程定义输入输出 接口。 它定义了 工作流建模工具和工作流执行 服务之间的接口 关系，包括工作流模型的解释、读、写等操作. 接口2 :客户端应用程序接口. 它是工作流执行服务和客户端应用程序之 间的接口，最重要的接口规范之一，约定了工作列表处理器域执行服务之间的 交互。 第2 章工作流相关概念 接口3 :调用应用程序接口。外部应用程序由工作流系统通过本接口打开。 接口 4 :工作流执行服务之间的互操作接口。它定义了若干自 治的工作流 系统之间的信息交换标准。 它提供的w a p i 促进了工作流系统之间的互操作。 接口 5 :系统管理与监控接口。它是工作流管理、监控工具与工作流执行 服务之间的接口，可分为两个部分功能:工作流系统管理功能和工作流追踪功 能。 第3 章面向角色的工作流模型 第3 章面向角色的工作流模型 模型是用形式化的方法和语言， 概括的或近似的表述出 来的一种结构，是 对所描述客观对象的抽象表示， 而工作流模型则是对业务过程的一种抽象描述。 近年来，对工作流模型分析和描述方法的研究得到普遍重视，己经成为工作流 技术研究领域中的热门 研究方向 之一。 本章将主要分析面向 角色的工作流模型 的理论基础、特点和两个主要的描述方法。 3. 1角色理论基础 3 1 . 1角色定义 角色被理解为接受信息、加工信息和发送信息的抽象对象。角色概念曾用 于管理信息系统的自 动生成工具的研究， 其中角色指管理信息系统的基本单元。 按照角色理论定义，角色是一系列职责和权力的集合。角色的职责定义了该角 色的执行实体在实现某一目 标时应进行的活动:角色的 权力定义了角色的执行 实体对哪些资源具有使用权限，既为了使其顺利完成任务系统需为其提供相关 数据、知识、运行环境等，也就是说，角色是某一类对象结构、性质、行为、 职能等方面所共有的特征集合。 它具有目 标、能力、责任、许可、约束和协议 等对象多 方面 本质 特征的综合反 映， 能够作为 事物分类的合 理标准必 10 在该模型中， 角 色 可以 用扩展的b nf 表示如下1261: 第3章面向角色的工作流模型 月口 lemd d el: .” 尺 口 ie” r e lati o 邢h lps obl ig a ti ons 妙 ” curr 即cy_c 妙 月 ， tra in ts 2 飞r 阴钻 占 1 0 月 自止 七 亡 o mes ” e月 dr o le” 其中: r 口 lenam e 一角色名，用于唯一标识一个角色。 g oals 一描述该角色在工作流实例执行过程中要达到的一个或多个目 标。 pre c o n di ti ons 一描述该角色执行任务前需要具备的先决条件， 例如需要哪 些工作己经完成，哪些数据己经具备以 及该角色的执行实体需要具备哪些技能 等等。 rela t i o n sh ips一描 述该 角 色与 工作 流中 其它 角 色的 关 系。 obl ig a t 一描述该角色在该工作流实例中的 职责，也就是需要它完成哪 些任务。 c o n cu rren 卿_ 协 月 5 沁ints 一 一些符号，用于表示该角色的各个 o bl i g at i ons 之间的关系以 及对于该 角色这 些o b l i g at i 0 ds是否是必须的。 于 他 r 用 份i ons 一用于描述为了 完 成任务 允许这一角色进行的 操作， 例如 对某 些数据的访问权限等等;以 及禁止它进行的操作。 伽了 口 用 es一该角 色执行完 任务可能 的 结果， 这一属性将与r el ati onsh 咖共 同作为控制工作流执行顺序的依据。 3. l 2角色的性质12n 角色是一个主动的、相对独立的抽象单元，具有一定目 标、能按顺序完成 一系列操作。角色有活动、资源和状态等元素，其中活动是担任此角色的参与 者执行的 任务，资源是角色活动需要的设备、原材料和信息等。角色之间通过 信息联系， 信息构成了事件的前提条件， 活动由事件触发， 并改变角色的状态. 第3 章面向角色的工作流模型 在不同的时刻，角色可处于不同的状态。角色的性质可用状态关系、角色扮演 关系和活动关系等概念表示。相关定义如下: 定义3 .1 :角色扮演关系: a c 了 珍 r : :- ozqi与伪按照优先级关系交叠式执行 第3 章面向角色的工作流模型 户 一口中断 p r o c 户 (x ) a过程定义 利用。n g of og所提供的 上述基本的 语言 构造来表示动作间的 顺序、 非确 定并发、 条件以及非确定的选择及动作参数等关系。 复合动作定义如下: 如果伪 和az是 动作， 那么。 ， ; qz就是 一个先执行a : ， 然后执行az的 动作。 而0 1 ! az是 一个a ， 或az之间非确定地选择一个执行的动作。蒯刀表示可以对叮中的参数 进行非确定地选择.测试表达式必 ? 表示测试一个条件是否成立. if沪 th eno l e lse o 2 和朴il e 沪 do 。 分别 表示 条件 和循 环. 01 az表示两个动 作的并发执行。 而0 1 02是带有优先级的并发执行， 前者al比az具有更高的 优先 权，即 仅当。 ， 执行完或阻 塞后，.才能 执 行。价 *口 表 达式表示中断， 它由 两部分组成，沪 是触发条件，口是中 断处 理程序( 动 作) 。当 事件发生 后， 只要 触发 条件价 满足， 则程序口将重复执行; 如 果沪 不 满 足， 程序口将不 会被 执 行。pr oc刀 (x ) 。为 过程定义 表达式，刀 是 过 程名，x 是 形 式参 数，口 为 过 程体，过程定义有助于模块化设计和重用. 3 、 采用。n g o 109 语言描述面向 角色的 工作流模型的 定 义1321 定义3 万工作流模型可以用模型m来表示: m= ( 玉 尺 。 les ， 尸 r 口 “d “ re s， fr 一 p:roles ”乃。 “己 u res d(s.5 ) 其中:roles一工作流过程所识别的角色的集合 子 乍 口 c e d u res 一角色执行的过程集合 并一 ， 一角色与过程的映 射， 具体 含义见式4 . 2 定义 3. 工作流模型的动态特性可以用包含组成工作流过程的角色所对 应的子过程的并发执行来表示，即 0 :- ro lel一 子 乍 口 c 亡 d 扮 r e l “ ro le z 一 乃 口 “ d . re z ! l(3 .6) 其中:ro lel一 pro c ed u rel一角色ro lei所 对应的 过程。 定义3 .7活 动之间的 逻辑关系可以 用臼嵋目 。 9 的 表达式来描述. 定义3. 8工作流实例的一次执行， 就是在给定公理廿七 止 口 翔 ” 和工作流程序a 下，找到一个动作序列a 使其满足: 月 比 动 用 5 卜 do( 0 ， 5 0 ， do( a ， 5 0 ) )(3 . 7) 其中:月 比 j口 珍 心 一是以下公理的集合: 今 描述初始情景5 。 的公理 . 描述工作流活动的先决条件公理 第3 章 面向角色的工作流模型 . 描述工作流活动的后续状态公理 do(a ， 5， 5 ， 一是 一个情景演算公 式， 当 程序。 在初始情景5 下开 始执 行后可以合法地终止在情景so 第4 章面向角色的分层工作流模型 第4 章面向角色的分层工作流模型 4. 1问题的提出 工作流模型是对工作流的抽象表示，也就是对业务流程的抽象表示。工作 流模型除了 应该支持完整的工作流概念定义，为建模用户提供定义过程所需要 的组件或元素等主要特性外，理想的工作流模型还应该能够清楚地描述任意业 务情况下的业务流程，适应用户在建模过程中所提出的各种要求，即工作流描 述能力要强，可以描述清楚几乎所有的业务流程类型。然而，到目 前为止，人 们虽然提出了不少有意义、有见解的工作流模型，但从模型的能力上看并没有 能够完全反映实际应用情况，具体表现在以下几个方面: 1 、 动态适应性差。目 前大部分工作流产品仅对可事先定义的业务给出完整 的过程定义，然而随着企业、电子商务、电子政务的环境不断变化，流程流转 出现很多不定的因素，而现有大部分工作流产品正好对过程动态变化因素缺乏 支持，只允许在过程设计阶段对过程定义进行编辑和修改，一旦过程实例运行 之后就不能再对其进行修改。然而在实际的应用中，一方面，难以预测的意外 事件或者异常的发生往往会导致实际业务流程与预定义的工作流过程存在着偏 差:另一方面，某些过程定义并不能够在过程定义阶段唯一确定，而需要在过 程实例动态执行过程中，根据业务流程的实际需求确定相应的执行过程。 2 、 缺乏反馈机制。 现在大部分工作流产品都是从前往后单向流动， 一旦工 作流的执行过程出现异常情况，就只能重新开始。系统的容错能力较差，无法 实现对错误处理过程的回滚操作，破坏数据的完整性和一致性。 3 、 过程定义重用性低。 对于目 前的工作流管理系统来说， 即使是非常类似 的过程，如果活动的执行条件略有变化，也必须重新建立过程定义，这样每次 都必须从零开始设计一个全新的过程，效率将十分低下。如果能将软件复用的 思想引入过程定义，为工作流过程定义提供系统化的复用机制，即有目的的创 建、管理、支持和复用，将大大提高过程定义的效率。 在一般的面向活动的工作流模型中，强调的是为完成某一目 标而进行的一 系列逻辑相关的活动的有序集合，使得参与活动的角色交错地出现在活动或事 件的各个