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摘要 作为近年来发展最为迅速的几项新技术之一，工作流技术是实现企业业务过程建 模、仿真分析、优化、管理与集成，从而最终实现其自动化的核心技术。采用工作流管 理将使企业按照要实现的主要业务流程而不是传统的按照功能来配置人员的组织结构， 从而大大缩短主要业务过程的处理时间，提高对市场的晌应能力。 但是，工作流系统建立在不同的开发环境上，其实现方式会有很大的区别。我们在 实践的过程中发现，如果基础环境很好，工作流可以利用已有环境上的机制简化系统的 实现。 本文首先对工作流技术起源及其定义和工作流管理系统w f m s 做了简单介绍，然后 介绍了工作流异常处理的概念、范围、分类，以及异常的探测和处理方法。随后给出了 我们开发的职业技能鉴定管理信息系统的设计和实现。与通常的异常处理机制不同，本 文所讨论的工作流异常处理机制在规则库的基础上引入了事务模型，保证了处理之后数 据的一致性和完整性。最后以系统中的流程为例说明了这种异常处理方法。 关键词：工作流：工作流管理系统；异常处理；事务模型；信息系统 a b s t r a c t a so n eo ft h en e v vt e c h n o l o g i e st h a td e v e l o pm o s tr a p i d l yr e c e n ty e a r s b r k f l o w t e c h n o l o g yi st h ek e yt e c h n o l o g yt h a ta s s i s t se n t e r p r i s eb u s i n e s sp r o c e s sr e a l i z em o d e l i n g s i m u l a t i o n ，a n a l y s i s ，o p t i m i z a t i o n ，m a n a g e m e n t a n d i n t e g r a t i o n ，a n df i n a l l y a u t o m a t i o n a d o p t i n g w o r k f l o wm a n a g e m e n tf a c i l i t a t e s e n t e r p r i s ec o n f i g u r ep e r s o n n e lo r g a n i z a t i o n a c c o r d i n gt om a i nb u s i n e s sp r o c e s si n s t e a do ff u n c t i o n st r a d i t i o n a l l y , s e q u e n t i a l l ys h o r t c a m a i nb u s i n e s sp r o c e s st i m e g r e a t l ya n di m p r o v er e s p o n s ec a p a b i l i t yt om a r k e tc h a n g e h o w e v e r , t h er e a l i z a t i o ns o l u t i o no fw o r k f l o ws y s t e mw i l lb eq u i t ed i f i e r e n ta c c o r d i n gt o d i v e r s ed e v e l o p i n ge n v i r o n m e n t i np r a c t i c e ，w ed i s c o v e rt h a tu t i l i z i n ge x i t i n gm e c h a n i s m r e a l i z ew o r k f l o wc a r ls i m p l i f yw h o l e s y s t e mi f t h ei n f r a s t r u c t u r ei sg o o de n o u 吐 t h i s p a p c r f i r s ti n t r o d u c e st h e o r i g i n a n dd e f i n i t i o no fw o r k f l o w t e c h n o l o g ya n d w o r k f i o wm a n a g e m e n ts y s t e m ( w f m s ) t h e ni tc o m e st ot h ed e f m i t i o n ，t y p e s ，m o n i t o r i n g a n d h a n d l i n g o fw o r k f i o w e x c e p t i o n s l a t e r t h i s p a p e r d e s c r i b e st h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o na p p l i c a t i o no fv o c a t i o n a ls k i l l a u d i t i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m u n l i k eo t h e rw t m se x c e p t i o n h a n d l i n gm e t h o d s ，t h ee x c e p t i o nh a n d l i n gm e c h a n i s mo f w o r k f l o wd i s c u s s e di nt h i sp a p e ri n t r o d u c e st r a n s a c t i o nm o d e l i nt h el a s tp a r to f t h i sp a p e r , a ni n s t a n c eo ft h ew o r k f l o we x c e p t i o nh a n d l i n gp r o c e s si sd e m o n s t r a t e db yaf l o wi n o n r s y s t e m k e yw o r d s ：w o r k f l o w ：w f m s ：e x c e p t i o nh a n d ii n g ：t r a n s a c t i o nm o d e l ：m is 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 。前言 0 1 引言 随着计算机科学的飞速发展，人类的生产和生活发生着日新月异的变化，特别是信 息技术的兴起使我们生活的各个领域不断朝着数字化和信息化方向迈进。信息管理系统 是信息技术的一个重要应用领域。它将来源于社会环境、市场和行政管理部门的数量庞 大的信息进行采集、传递、存储、加工、维护，从而以数字化的方式实现企业内部的信 息管理，并为管理人员做出科学决策提供依据。 在职业技能鉴定行业，考务信息瞬息万变，工作也变得越来越复杂，只有及时准确 地把握鉴定动态变化的信息，制定合理的鉴定、考核计划，才能在职业技能鉴定中把握 先机应对自如。然而，由于当前的考务信息不仅来源广泛、数量庞大而且要求快速处理、 准确计算、及时传递，这单靠传统的手工方式难以完成，因此针对职业技能鉴定特点， 建立适合鉴定机构自身运作模式的信息管理系统势在必行。 0 2 系统开发背景 o 2 ，i 职业技能鉴定考务管理系统的现状分析 实行职业资格证书制度，是劳动法和职业教育法的规定，是中央实施“科教兴国” 战略的一项举措，也是我国人力资源开发的重要手段。辽宁省电力有限公司根据可持续 发展战略和科技时代对职工队伍的建设要求，提出要在2 0 0 4 年完成省公司六万两千名 职工中全部技术岗位人员的职业技能鉴定工作，并持证上岗。为了确保职业技能鉴定工 作在客观、公正、科学和规范的基础上高效率、高质量地顺利进行，我们需要可学技术 和现代化管理手段的支持。开发职业技能鉴定信息管理系统正是客观的需求和我们的期 望。 随着科技的发展，对于高效率、低成本的追求越来越受到人们、特别是管理者的重 视。实行现代化的管理，充分发挥每一个员工的能力，使他们工作效率不断提高，达到 在人、财、物三个方面做到人尽其才、物尽其用、开源节流的目的，因此，减低成本、 提高效率、增加效益也是对职业技能鉴定信息管理系统的期望。 近年来，随着我国职业技能鉴定事业的蓬勃发展，职业鉴定规模的扩大以及鉴定人 数的大幅增加，考务管理的信息量、工作量也大大的增加了，对鉴定中心如何进行科学 化，现范化的管理引起了教育部门的高度重视。计算机技术及信息处理技术的飞速发展， 考务管理的规模和功能的迅速扩大，都要求职业技能考务管理系统从原来的单功能向多 功能发展，并逐步走向系统化、综合化、标准化和网络化。回顾以往，我国职业技能鉴 定考务管理系统的发展经历了以下几个阶段： 1 基于单机的考务管理系统：此系统的特点是管理内容和功能比较简单，采用面 向过程的软件设计方法。此系统的缺点是数据难以进行共享，软件的维护和升级繁琐等 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 等。 2 基于c s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式的考务管理系统：c t s 模式主要由客户应用程序和服 务器管理程序( 两层结构) 或者由客户应用程序、服务器管理程序和中间件三个部分( 三层 结构) 组成。主要缺点是业务逻辑全部和部分集中在客户端，在维护和升级上需耗费较 多的精力，并且往往只适用于局域网，无法满足广域的多层分布式体系。 3 基于b s r o w s e s e r v e r ) 模式的多层分布式考务管理系统：b s 模式是一种以w e b 技术为基础的新型的m i s 系统平台模式，它把传统c s 模式中的服务器部分分解为一个 数据服务器与一个或多个应用服务器( w e b 服务器) ，从而构成一个三层结构的客户服务 器体系。该模式支持广域的多层分布式体系，可以很好的满足多个考核中心的发展趋势。 目前现存的大多数职业技能鉴定考务管理系统采用c s 和b s 相结合的开发模式， 充分利用两者的优点来支持多层分布式结构，获得了不错的效果。比如重庆市职业技能 鉴定考务管理系统、北京五岳鑫信息技术有限公司的考务管理系统、内蒙古考务管理管 理系统等都是目前国内较为先进的职业技能鉴定考务管理系统。对于三者的系统研究后 发现他们对于异构环境下的支持并不是很好，同时在可复用性、可扩展性、可装配性以 及二次开发上也有待改进。 o 2 2 本系统的特点和优势 本系统同样采用c s 和b s 相结合的开发模式，采用工作流技术的解决方案来进 行设计和开发。 其特点及优势在于： 1 采用多层分布式应用程序模型，本系统的不同部分可以部署和运行在不同的设 备或操作系统上。 2 ，遵照接1 2 1 与实现分离的概念，减少客户端与组件之间的依赖性，提高了设计灵 活性，从而可更好的适应将来的改变。 3 ，开发出来的组件具有复用性，可以为许多职业技能鉴定中心的考务 管理系统所复用，很大程度上具有一定的通用性。 4 ，采用工作流异常处理技术，保证系统的稳定陛。 由于目前国内的职业技能考务管理系统很少有采用工作流异常处理技术的，所以本 系统的设计与实现不仅具有很大的实用价值，而且在一定范围内具有研究价值和创新 性。 本论题试图通过对当前流行的多种技术的综合应用，采用基于工作流技术的c s 和 b s 模式相结合的设计框架，从进一步提高系统的异构性、可复用性、可扩展性、可装 配性以及二次开发上来探索出一个适合于开发此类软件的通用的程序设计框架。 o 3 本文所作的工作 通过对工作流管理技术和工作流异常处理的研究现状分析，结合辽宁省电力行业第 一职业技能鉴定所的业务过程，将论文的研究工作确定为设计并开发职业技能鉴定系统 并将工作流异常处理方法应用于该系统。解决电力职业技能鉴定的信息化管理问题，提 高管理水平和工作效率。具体的研究工作是： 2 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 1 1 详细分析了工作流技术的原理、应用工作流技术的优越性： 2 ) 结合实际分析总结了职业技能鉴定的业务过程，指出将工作流异常处理方法应 用于鉴定系统的适应性； 3 1 采用基于事务模型的异常处理方法解决鉴定系统的异常处理问题； 4 ) 完成了职业技能鉴定系统的设计并实现了这个系统。 本文的结构： 全文共分七章，第一到六章的内容安排如下： 第一章：工作流管理系统技术概述，主要介绍工作流技术起源及其定义和工作流管 理系统。 第二章；工作流管理系统中的异常处理，介绍异常的概念、范围和分类，并对异常 的探测和异常处理方法进行简单介绍。 第三章：考务管理系统的分析与设计，主要对企业业务流程和组织结构进行分析， 目的是确定部门之间信息需求关系和系统应该达到的目标。在分析的基础上进行系统的 功能设计，并对系统主要数据表的设计作了简单介绍。 第四章：系统功能实现，详细介绍了报名管理、准考证制作、证书管理等主要功能 模块的处理流程，对遇到的实现难点也进行较为深入的分析，并给出了部分的实现效果 图。 第五章：考务系统中的事务模型，介绍了事务模型的发展、工作流失败恢复策略、 工作流子活动间的依赖。 第六章：总结与展望，总结全文并提出了我们下一步的研究方向。 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 1 工作流管理系统技术概述 “工作流管理系统是支持企业经营过程高效执行并监控其执行过程的计算机软件 系统。” 1 1 由于信息技术的发展和日趋激烈的商业竞争，人们不再满足于独立、零散的办公自 动化和计算机应用，而是需要综合的、集成化的解决方案。于是为了支持商业过程的执 行、相互间协作和便于管理，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 ) 作为一种新的计算体系结构便应运而生了。 1 1 工作流问题的起源 二十世纪八十年代初期，在p c 机尚未作为信息处理工具而出现的时候，纸张是各 行各业巾进行日常业务活动所不可替代的载体，包括表单、文件、信函、技术资料等在 内的各类与企业密切相关的文档都是以纸张的形式在各个部门之间进行传递的。这种古 老的载体在信息的处理、组织、存储以及查询检索方面都是低效的。因此，人们希望出 现种无纸化的、计算机使能的工作环境，用于实现日常表单处理的电子化与自动化。 这种系统可以看成是现代工作流管理系统的一个雏型。 八十年代年代中期，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( s t m c 咖d r o u t i n g ) 、实例跟踪、关键字索引以及光盘存储等功能结合在一起，形成了一种全过程 支持某些业务流程的集成化的软件( 包) ，这便是早期的工作流管理系统。比较典型的 有f i l e n e t 于1 9 8 4 年推出的w 砌。商用系统，v i e w s t a r 于1 9 8 8 年推出的v i e w s t a r ， i b m 于1 9 8 8 年推出的i m a g e p l u s 。这些软件系统为企业简化与重组自己的关键业务流程 提供了一种过程管理的方案。很显然，这种增值性质的集成化软件系统为企业简化与重 组自己的关键业务流程提供了种非常合适的方案；而且，由此我们还可以看出，工作 流从最初的诞生之日起就是作为一种面向过程的系统集成技术而出现的，只不过限于当 时的计算机发展水平，它所集成的功能较为简单而已。 进入二十世纪九十年代，随着计算规的普及、网络的延伸，现代企业的信息资源越 来越表现出一种异构、分布、松散耦合的特点，企业的分散性、决策制定的分散性、对 日常业务活动详尽信息的需求以及c l i e n t 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 、o l e 、j a v a ) 的日益成熟，说明了这样一个事实：集中式信息处理的时代已经 过去，实现大规模的异构分布式执行环境，使得相互关联的任务能够高效运转并接受密 切监控已成为一种趋势。在这种不可抗拒的技术背景下，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、 更广的领域上对工作流展开了研究。 工作流技术的标准化组织“工作流管理联盟( 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 ) ”于1 9 9 3 年成立，它提出了工作流领域相应的概念和术语。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，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 服务等都已被容纳到工作流管理系统之中。 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 工作流软件产品从8 0 年代的萌芽到9 0 年代的繁荣，可以总结为3 个阶段：第1 阶 段，主要为应用于菜些特定领域的、相对独立的应用系统，比如图像、文档管理系统； 第2 阶段，主要表现为具有底层的通信基础结构、能够实现任务协作的应用系统，比如 具有消息传递功能的工作流系统；第3 阶段，具有图形用户界面的过程定义工具、用户 定义与任务执行完全分离的工作流系统。其体系结构基本上符合工作流管理联盟所提出 的标准结构，经历了这三个阶段的发展，工作流产品基本上确定了它在计算机应用软件 市场e 的独立位置。 1 2 工作流的定义 十几年来，不同的研究者对工作流分别提出了不同的定义。到目前为止，对于工作流 仍没有完全统一的定义。以下是一些有代表性的定义，它们分别从不同的角度对工作流 概念进行了描述： 工作流管理联盟的定义工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程， 根据一系歹l j 过程规贝l 】，文档、信息或任务能够在不同的执行者之间传递、执行“3 。 i b ma l m a d e nr e s e a r c hc e n t e r 的定义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、步骤问的执行顺序、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，包括在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严。 w 眠p v a nd e ra a l s t 的定义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，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 进行监控) 。 工作流技术是实现企业业务过程建模、业务过程优化、业务过程管理与集成，最终 实现业务过程自动化的核心技术，应该说它是企业资源管理、电子商务等应用的核心技 术之一。利用工作流技术，并与其它的应用系统有效地集成，可以生成符合企业需求的 各种业务管理系统，如办公自动化系统、客户关系管理系统、供应链管理系统、e r p 系 统、项目管理系统、电子商务系统等。这些采用工作流技术为核心的业务管理的最大特 点是他们具有良好的灵活性，可以依据各单位的具体需求，快速灵活的生成应用系统， 并能够快速适应业务过程的变化、机构体制的改革，迅速地进行重组来满足客户的需求。 根据这些定义。我们可以认为工作流是工作任务在多个人或单位之间的流转。在计算机 5 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 网络环境下，这稀流转实际上将表现为信息或数据在多个人之间的传送。那么许多业务 i 程，如公文处理、论文、报告及书籍的撰写、项目的申请、贷款的申请、联机销售或 购物、旅游产品的预订等等都可以当成工作流加以处理。除了在上述办公、科研、商业、 娱乐等领域的应用外，在工业制造行业如c i m s 等领域中也涉及到大量的工作流管理问 题，如产品图纸的设计过程、产品的生产过程等，都是工作流应用的典型例子。 1 。3 工作流管理系统 “工作流管理系统是支持企业经营过程高效执行并监控其执行过程的计算机软件 系统。” 通常，工作流管理系统指运行在一个或多个称为工作流机的软件上的用于定义、实 现和管理工作流运行的一套软件系统，它和工作流执行者( 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。在这里需要强调指出的是工作流管理系统不 是企业的业务系统。在很大程度上，工作流管理系统为企业的业务系统运行提供一个软 件支撑环境，非常类似于在单个计算机上的操作系统。只不过工作流管理系统支撑的范 固比较大、环境比较复杂而已，所以也有人称工作流管理系统是业务操作系统( b o s b u s i n e s s o p e r a t i n gs y s t e m ) i l l 。在工作流管理系统的支撑下，通过集成具体的业务应用 软件和操作人员的界面操作，才能够良好地完成对企业经营过程运行的支持。所以，工 作流管理系统在一个企业或部门的经营过程中的应用过程是一个业务应用软件系统的 集成与实施过程。工作流管理系统可以用来定义与执行不同覆盖范围( 单个工作者、部 门、全企业、企业间) 、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。按照经营过程以及组成活动的复杂程度的不同，工作流管理 系统可以采取许多种实施方式，在不同的实施方式中，所应用的信息技术、通信技术和 支撵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可以是在一个工作组内 部或者在全企业的所有业务部门。 一般而言，所有的w f m s 都将包含三大功能模块：建立时功能、运行时控制功能、 同用户及应用程序的交互功能( 如图l 一1 所示) 。 建立时功能主要目标是通过某种分析、建模及系统定义t - g i n 现实世界的业务过 程转化成某种能够被计算机处理的形式化表示。这釉形式化表示，我们就称之为过程定 义( 也称过程模型、过程模板、过程元数据等) 。过程定义中一般都包含有对业务过程中 的各个活动步骤的描述、同这些活动相关的各种计算机或人工操作、以及在各活动之间 进行切换的各种控制规则。过程定义所定义的，实际上就是控制工作流过程执行的各种 参数。 运行时实例控制功能主要进行在某个计算环境中工作流过程的管理及各活动步骤 之间的状态转换。运行时控制系统将解释过程定义，完成过程的可操作实例的创建及控 制，调度过程中各活动步骤，为所涉及到的用户生成待其处理的任务，并在合适的时机 调用有关的应用程序资源，等等。这些服务我们一般就称之为“工作流执行服务”，有 些系统可能是通过一个工作流引擎提供这些服务，而在另外一些系统则可能会用到多个 协作的工作漉引擎。工作流引擎是工作流运行时控制系统的核心部分，各种过程实例的 执行都是由它负责完成的。 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 运行时同用户及应用的交互功能主要完成对工作流实例执行过程中各种活动的 处理。在过程实例的执行过程中，经常需要用户通过某种应用程序来完成过程定义所要 求完成的处理或操作，例如填写一个表单，或使用某个应用程序( 如字处理软件、绘图 软件等) 生成新的文档或处理其他活动传递过来的文档等。另外工作流执行服务也可能 需要自动的调用有关的应用对数据进行处理，如将某些数据写入到某个数据库系统中、 调用某个应用程序对数据进行某种转换等。在不同的w f m s 中，工作流执行服务所能访 周的应用或资源可能是不一样的，如有些w t m s 可能不提供此种能力，有些可能只能访 问本地的应用或资源，有些则可能通过某种远程调用机制( 如r p c 或对象代理等) 去访问 其他机器上的资源。所有这些构成了运行时交互功能的主要内容。 i b u r d 瓢r i t e p r o 艘黼d 锻睡d d e f r a i i i o a r h 口1 、j n l e p f 龇鼢f n s 啦n c 畦日h ( i l l l 嘲 1 l 。；舳脚 臣至至三三国 恤r 明一c ”的翻牺 熹intcracti墓vaw 蠹i t h 一三一菡三= ：畦跏妊 j 1 。4 工作流管理系统参考模型 1 9 9 4 年1 1 月2 9 日，w f m c 发布了工作流系统参考模型 8 1 ( w o r k f l o wr e f e r e n c e m o d e l ) 。它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【2 ，如图1 2 示。 过程定义工具主要功能是给用户提供一种对实际业务过程进行分析、建模的手 段，并生成业务过程的可被计算机处理的形式化描述( 过程定义) 。这也就是建立时功能 的主要内容。过程定义工具与工作流执行服务之间的交互是通过接口一( 工作流过程定 义读写接口) 瞄1 完成的，它为工作流过程定义信息的交换提供了标准的互换格式及a p i 调用。 工作流执行服务一它借助于一个或多个工作流引擎，来激活并解释过程定义的全 部或部分，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， 如过程定义的解释、过程实例的控制( 创建、激活、暂停、终止等) 、在过程各活动之间 的游历( 控制条件的计算与数据的传递等) ，并生成有关的工作项通知用户进行处理等等， 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 为：亡作流程的进行提供一个运行时环境。 工作流执行服务一般是由一个工作流引擎提供的。在大型w f m s 中，工作流的运行 时控制可能需要多个工作流引擎共同完成，例如某个大的工作流过程中可能会包含多个 子流程，这些子流程就可以由另外的工作流引擎来提供运行时控制环境，甚至这些子流 程可能需要其它异质的工作流执行服务来完成。这一点涉及到w f m s 系统之间的互连。 为实现有效的互连，需要定义互连模型、互连一致性级别及操作元素集。这些将构成接 口四( 互操作接口) 的内容。 客户应用程序它的作用是给用户提供一种手段，以处理过程实例运行过程中需 要人工干预的任务。每一个这样的任务就被称作是一个工作项，它包括处理上的一些要 求( 如处理时间的限制) 及待处理的数据对象等。w f m s 将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。 客户与工作流执行服务之间的接口为接m - - ( 客户应用程序h p i ) 。w f m s 的各种服 务，如会话连接、过程控制、活动控制、过程状态、活动状态、工作项列表的处理以及 过程实例的管理等都可以通过此接口而得到。文献 9 给出了此a p i 中各操作的命名规 范。 图1 - 2w f l v i c 工作流管理系统参考模型 f i g 1 - 2w o r l d l o wr e f e r e n c em o d e l c o m p o n e n t s & i n t e r f a c e s 被调应用程序指工作流执行服务在过程实例的运行过程中调用的、用以对应用 数据进行处理的应用程序。在过程定义中包含有这种应用程序的详细信息，如类型、地 址等。目前已有的几种方式包括应用代理( 它通过一个标准的接口同执行服务进行交互) 、 某种标准的互换机制( 如o s i - t p 协议或x 。4 0 0 等) 、本地过程调用、远程执行调用、o r b 等。接v i 三的目标就是提供一些标准的服务供应用代理使用。基于这些服务也可以开发 出一些专门的应用直接同工作流执行服务交互。关于这些服务的语义及语法细节还有待 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 更深入的研究。目前初步确定的服务大致可分成会话建立、活动管理( 双向的) 以及数据 处理等几类。 管理及监控工具一一其功能是对w f l x 4 s 中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( 包括过程管理及过程状态控制等) 。它与工作流 执行服务之间的交互是通过接口五( 管理及监控接口) 完成的。该接口规范详细描述了需 要从过程执行过程所发生的各种事件上捕获和记录的各种信息( c o m m o nw o r k f l o w a u d i t d a t a ，c w a d ) ，如过程实例信息、活动实例信息、工作项信息及远程操作信息等。 上述五个接口被统称为w o r k f l o wa p i o v a p i ) 。这些标准的制定对于实现不同厂家的产品 之间的互操作( 如用一个厂家的管理与监控工具去管理另外一厂家的工作流执行服务) 及 基于工作流执行服务开发新的应用具有重要意义。 1 5 工作流管理系统的分类 根据工作流过程本身的特点、系统建模的方式、所使用的底层支撑技术以及工作流 过程的执行方式的不同，可以将现有的具有工作流管理功能的商品化软件产品及原型系 统进行相应的分类： 嵌入式工作流管理系统和自治式工作流管理系统 嵌入式工作流管理系统只有在外围系统( 如企业资源计划系统，e r p ) 的配合下才 能发挥它的作用；它是功能上不完善的，仅仅是信息管理系统的一个组件，它的作用通 过外围系统来表现出来，此时w f m s 用来控制外围系统的工作顺序、进行异常处理。 应该区分那些基于规则的、通常由数据库触发器激活的组件和基于工作流引擎的组 件，前者通常是由应用软件的开发者编写的专用系统，支持一些简单业务处理过程，而 后者通常是具有通用性的组件，可以支持多个应用，而且可以支持更复杂的业务过程。 自治式工作流管理系统是一个在功能上完善的，除了数据库管理系统和消息队列中问件 之外不需要其它辅助应用软件的一个自治系统。自治式系统是一个独立的软件，具有自 己的用户界面，可以访问其它应用程序的数据，通常可以支持多个应用【l ”。 面向文档的w f m s 与面向过程的w f m s 前者的侧重点在于将电子形式的文档、图像等在有关人员之间进行分发，以便篦够 得到不同人的处理与审阅。现有的文档管理系统均属此类。在面向过程的w f m s 中，工 作流被描述成一系列执行环节，各环节都有相应的待处理数据对象。各环节的数据对象 可以按不同的方式分发到其它环节中去，如可以将数据对象的值作为控制条件、或者将 此数据对象组装成其它的数据对象等。大型的w f m s 一般都属此类系统。 基于邮件的w f m s 和基于数据库的w f m s 前者使用电子邮件来完成过程实例执行过程中消息的传递、数据的分发与事件的通 知。低端系统所使用的经常就是此种方法，它可以充分发挥电子邮件系统在广域环境下 的数据分发功能，整个系统将运行于一种松散耦合的模式下。在基于数据库的w f m s 中， 所有的数据都保存在某种类型的d b m s 中，过程的执行实际上就是对这些数据的查询与 处理。高端的大规模系统所使用的一般都是此种方法。 任务推动w f m s 与目标拉动w f m s 前者指的是过程一个环节、一个环节逐步地执行，当某个活动实例被处理完之后。 后续的有关活动将被创建并被激活，由此直至整个工作流程的完成。这是目前大多数面 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 向过程的w f l v i s 所使用的执行方式。而在目标拉动的w f m s 中，一个业务流程被看成 是一个目标。过程实例执行时，该目标将被分解得到多个相互之间按一定约束条件关联 起来的可执行的多个环节，其中各环节还可以当成是子目标而进一步进行分解。在各环 节均执行完毕之后，整个过程也就完成了。 1 6 采用工作流管理系统的好处 工作流管理系统的应用会给企业带来巨大的效益。采用工作流管理将使企业改变传 统的按照功能来配置人员的组织结构，变成按照企业要实现的主要业务流程来配置组织 结构，来缩短主要业务过程的处理时间，提高对市场的响应能力。 企业应用工作流管理系统主要可以取得如下好处： 提高企业管理的规范化程度； 更好地与上下游企业形成快速的供应链网络； 降低业务过程的整个处理时间，如在办公自动化环境中，通过更好地规划工作流程、 并行执行相互独立的活动、减少文档传递过程中不必要的中间状态等方法来显著降低文 档的传递和临时存储的时问； 降低管理成本，如避免不必要的和重复的工作，提高工作人员的工作效率； 改进工作质量，如自动提供为完成某个任务所需要的相关信息。在客户服务中，能 够快速方便的访问所有相关数据和工作流程，从而可以大大提高客户服务质量； 在工作人员之间更好地均衡负荷，如在工作人员缺勤的情况下，自动地柔性分配替 代人员； 通过在工作流模型中加入对可预计的故障的处理策略来提高系统的柔性； 在工作流的基础上改进控制策略，降低相应的控制成本；如通过监控工作流执行状 态，利用分析和控制工具来进行优化控制； 通过对已完成的工作流实例的分析，找出存在的不足，进而不断改进工作流程。 1 7 工作流管理系统的现状 下面，将介绍几种典型的工作流系统，它们分别出自于不同的研究项目，在一定程 度上代表了几个不同的研究发展方向。由于实现方案与工作流模型之间并非是紧密耦合 的，设计人员可以参考这些方案，把它们应用于自己的工作流模型运转当中。 q 娶b 盥然；基王g 塑点数 迹式王佳流基统它是基于c o r b a 的完全分布的工作 流执行系统，以c o r b a 产品o r b i x 作为底层的通信支持，并使用c o r b a 来实现系统的互 操作和数据源的封装。在o r b w o r k 中，系统的所有组成部分，包括任务管理器、任务 或 经过封装的已经存在的应用程序) 、监控单元和恢复机制都是c o r b a 对象，它们之间通 过c o r b a 的i d l 调用进行协作。同时，o r b w o r k 还为用户提供了w e b 界面以及w e b 与c o r b a 之间的接口。以c o r b a 作为工作流系统实现的底层基础有许多优点，比如对象请求代理 ( o r b ) 机制、标准的接口定义语言( i d l ) 、面向对象等等。这些优点都将使c o r b a 成为 用户实现企业级工作流解决方案的一种可能的选择。 堕堂然；基王鲢垫的王佳泣丞统w e bw o r k 是完全基于w e b 技术实现的工作流 系统。考虑到企业可能由于价格等原因而不愿意去购买c o r b a 产品，但是大多数企业都 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 有自己的w e b 服务器，或者可以连接到某个w e b 服务器上，因此m e t e o r 的研究人员开 发出了一套基于w e b 的工作流管理系统。w e b 浏览器为用户提供了一个通用、友好的界 面，而且它可以很容易地、不附加任何多余代价的布置在多个计算平台上。 里垫i ! 曼蚴基王撞公渔息丛到的金查式王佳流系统i b m a l m a d e n 研究中心所 进行的研究项目e x o t i c a 在工作流分布执行方面提出了一种能够完全分布的执行模型， 它通过永久消息( p e r s i s t e n tm e s s a g e s ) 的方式来保存工作流相关执行信息，使得每一 个执行节点都是相互独立的，工作流过程的执行不以某一个节点为中心，完全实现了分 布。这种方式大大提高了系统的可靠性、可扩展性以及柔性。e x o t i c a 的这种设计方案 是建立在底层的消息传递系统之上的，这些消息系统为上层的应用隐藏了复杂的通信实 现代码，并且屏蔽了操作平台、网络协议的异构性，通过提供a p i 函数来提供各项消息 服务。这些产品的特点很适合用来连接分布式应用，实现工作流管理的功能。 里韭! ! 鲤基王亘整塾岱堡的王佳瘟笸理基缝种基于可移动代理的工作流系 统。所谓“可移动代理”，是指一段可以在自身的控制下由异构网络系统中的一台机器 转移到另外一台机器上运行的程序。也就是说，可移动代理能够在执行到某一点时挂起 自身程序，将代码传递到另外的网络节点上去继续运行。可移动代理具有许多优点，比 如在一定条件下能够减少网络流量、适合于移动用户、有和于数据集成、具有并行机制 等，因此很适合于工作流管理系统的构建：企业的每一个经营过程的实例可以由一个移 动代理来处理，代理在预先定义好的步骤下在分布的网络节点上执行，当代理移动时， 它携带着过程所需的执行代码与数据，无需每一步都通过中央的数据库服务器来交换数 据。在d a r tf l o w 中，它的系统组件结构与工作流管理联盟所提出的参考模型基本一致， 能够相互对应，其中比较有特色的几个部分是过程代理、多种类型的代理服务器、用户 界面与工作表服务器。 尽管经过工作流产品供应商与工作流研究人员十几年的不懈努力，使得工作流技术 由最初的萌芽逐步发展起来，并取得了相当的成果，但是从工作流系统的实际应用状况 来看，还远未达到人们所期待的普及状态。w f m c 在文献 1 2 中提到，“在9 0 年代工作 流侧重于技术，例如应用程序和系统，而很少考虑到( 工作流) 过程中人的交互问 题”。现在工作流技术落后的一个方面就是管理报表。尽管工作流技术能够在历史侦察 数据中提供过程的跟踪和监控，但是对于管理而言还需要更丰富的信息。正如c a r o l y n m c g r e g o r 博士所说，工作流( 和业务过程) 管理方案( 应该) 提供侦察信息，并用这些 信息来支持过程活动监控和报表。因此，工作流管理系统( 过程定义和工作流监控数据) 应该在工作流管理和决策支持之间建立一条连结纽带。w f m c 意识到另外一个需要关注的 的方向是业务执行监控。业务活动监控( b u s i n e s sa c t i v i t ym o n i t o r i n g ，b a m ) 即是 从不同机构的不同数据源获得相关的及时的信息，把它们分析和表示出来，并通过对现 时和历史数据的分析，预测瞬息万变的市场变化的趋势，以此来帮助企业进行决策，提 高企业的响应能力。因此，w f m c 得出结论，“工作流技术不仅帮助企业进行今天的业务 管理，还帮助企业进行明天的过程管理。” 在工作流技术应用日益得到重视的今天，对工作流技术的研究也正在向更深层次进 行。工作流技术研究的主要目的有两个：一是为工作流技术的发展解决理论上存在的问 题，探讨工作流模型和语义的形式化表示方法等；二是从工作流实现技术的角度探讨利 用先进的技术提高工作流管理系统的性能和可靠性。本章简要介绍了工作流管理系统的 概念、参考模型、分类和应用现状。在下一章将详细介绍工作流系统的异常处理。 工作流异常处理研究及其在职业技能鉴定系统中的应用 2 工作流管理系统中的异常处理 工作流在信息技术处理领域的应用越来越受到重视，但应用中环境和用户要求的不 断发展和变化需要工作流管理系统具有灵活的处理能力。由于目前的工作流执行的企业 业务流程要求其有较好的结构化特性，而实际的业务流程也能够却很少能达到理想的结 构化。另一方面，一个信息处理系统应具有灵活的异常处理能力，去满足企业的不同需 要，适应现实世界的动态变化。因此，工作流异常处理成为目前研究的热点。 因工作流执行环境的改变，工作流管理系统在执行某些流程时会产生不正常的结 果。另外，工作流系统本身也存在着各种可预料和不可预料的错误执行流程的情况，这 些都严重影响了工作流系统的正常工作。将这些情况统称为工作流异常g v o r k f l o w e x c e p t i o n ) 。 为了建成可靠的工作流系统，不仅要求系统在正常情况下能够发挥作用，更重要的 是要求它能够灵活处理各种异常情况，当异常情况出现时，应采取措施恢复数据并保持 数据的一致性，在某个节点发生错误时要能够采取措施保证整个系统不崩溃，应尽量将 不可预测的异常转变成可预测的异常，然后对可预测的异常事件进行处理，使出现异常 的流程实例也可以正常结束。 2 1 什么是异常 定义异常首先就要定义正常，正常就是理想中的一个协作过程，它有效地利用资源 并用一种最优的方法来实现任务，异常就是任何一种与正常的背离。异常可能包括执行 任务时出现的错误，在a g e n t 之间交流结果时的通信错误，资源不足或者是在任务执行 时错过时机等等。在现实的情况下，想要实现和可以实现之间经常会有冲突，设计一个 尽可能处理好这两者之问关系的系统是很必要的；当异常出现时，系统就会自动进行处 理。可以把这类工作流系统叫做e x c e p t i o n - a w a r e 系统。 异常为工作流系统提供了很多改正自己，发展自己和学习的机会。建立一个 e x c e p t i o n - a w i r e 系统之前，需要弄清异常的本质，这在建立系统时可以起一个指导方针 的作用。如图2 一l 所示，已知的，可探翘的和可解决的是异常知识空闻的三维。已知的 这一维通常通过异常的定义来获取。监控是在可探知这一维上扩大异常空间的一种方 法。而异常知识空间的可解决这一维的组成应该是有能力的异常处理者，他有能力解决 异常。这个异常知识空间上的任意一个位置都可以代表一个异常点。一个e x c e p t i o n a w a r e 系统的异常知识就是由这些点的集合组成的。 已知的：每个人的知识都是有限的，对于一个系统也是这样。这个世界是由人们已 知的和还在继续探索的一些未知的规则所控制的，而人类的知识也随着探索过程不断积 累。随