基于工作流技术办公自动化系统的毕业设计.doc

常州工学院毕业设计论文基于工作流技术办公自动化系统的毕业设计目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题的来源11.2 工作流技术研究与国内外工作流产品现状11.2.1 工作流技术的起源与发展11.2.2 国外工作流产品现状及应用技术研究21.2.3 国内工作流产品现状及应用技术研究41.2.4 基于关系结构工作流技术的优点51.3 研究的目的及意义61.4 软件平台的选择61.5 本文研究的主要内容7第2章 工作流技术基本理论92.1 工作流技术相关概念92.2 工作流管理系统102.3 基于随机Petri网的工作流系统模型性能等价分析理论122.3.1 基于随机Petri网的工作流系统模型及前提假定122.3.2 工作流四种基本随机Petri 网模型及其性能等价公式122.4 本章小节15第3章 HOA系统的总体设计163.1 HOA系统的技术架构163.1.1 HOA网络拓扑结构163.1.2 HOA系统的逻辑结构和部署结构173.2 HOA系统主要功能183.2.1 HOA系统功能结构框图183.2.2 HOA系统基本模块分析193.2.3 HOA系统典型功能分析213.3 HOA系统主要特点223.4 HOA系统安全管理措施233.4.1 HOA系统的安全考虑233.4.2 HOA系统管理与维护243.5 本章小节24第4章 关系结构发文工作流管理子系统的研发254.1 基于关系结构工作流引擎的定义254.2 HOA系统基于关系结构工作流引擎的应用框架254.3 发文工作流管理子系统的数据库设计264.3.1 发文工作流管理子系统数据库关系图264.3.2 HOA系统基于关系结构工作流引擎的数据模型284.3.3 HOA系统基于关系结构工作流引擎的控制模型294.4 一个基于随机Petri网工作流系统的性能分析实例314.4.1 发文工作流管理子系统模型介绍及其流程图314.4.2 相应的随机Petri网模型及变迁延迟时间的假定324.4.3 发文工作流管理子系统的性能等价分析及计算334.5 本章小结34第5章 HOA系统软件的优化355.1 SQL优化的重要作用355.2 SQL性能优化的几点原则355.3 SQL优化实例与定量分析375.4 本章小结40结论41参考文献43致谢48常州工学院毕业设计论文第1章 绪 论1.1 课题的来源办公自动化（Office Automation, 简称OA）是70年代首先在经济发达国家兴起的一门技术科学。它是适应信息社会化的需要，基于软科学的理论和计算技术、通信技术的普遍应用而发展起来的，在经济发达国家已进入实际应用阶段，成为信息社会最重要的标志之一。我国的OA市场经过10年的发展，在政府部门的大力倡导下，已经进入了平稳进步和大范围的实施阶段，OA在各个行业的成功应用之外，更重要的是在电子政务方面的发展。但这是一个巨大而低效的OA市场，具体表现为投资大、效果不明显；水平低、重复建设多；硬件投入多、软件投入少；模拟手工作业增加管理负担等。尤其是软件模块复用性较差，直接影响了软件的柔性构造功能。 针对软件的模块复用性较差这个问题，本文提出利用关系结构的工作流技术来解决，在关系数据库中建立工作流引擎，使之成为工作流管理系统，也成为我课题的主要来源。目前该套利用关系数据库技术和工作流技术开发的办公自动化系统已在哈尔滨市成功试运行，简称HOA系统（以后均用HOA简称出现），它既为政府无纸化办公奠定了基础，也为企事业部门办公节省了资金，带来了巨大的经济效益和社会效益。 1.2 工作流技术研究与国内外工作流产品现状1.2.1 工作流技术的起源与发展八十年代初期，纸张是各行各业进行日常业务活动所不可替代的载体，包括表单、信函、文件、技术资料等各类与企业密切相关的文档都是以纸张为载体在各部门进行传递的。这种古老的载体在信息的处理、存储、传递、检索方面是低效的，使得人们花费很大的精力在资料的管理、检查上。因此人们希望出现一种无纸化的、计算机使能的环境，利用计算机技术来实现人们对信息日益提高的具体要求。八十年代中期，FileNet和ViewStar等公司率先开拓了办公自动化产品市场，成为最早的一批工作流产品供应商1。他们把图象扫描、复合文档、结构化路由、实例跟踪、关键字索引等功能结合在一起，形成了一种全过程支持某些业务流程的集成化的软件，这是早期的工作流管理系统。比较典型的是FileNet在1984年推出的Workflow Business System，ViewStar在1988年推出ViewStar。很显然，这两种增值性质的集成化软件系统为企业简化和重组自己的关键业务流程提供了一种非常合适的方案；而且，由此可以看出，工作流技术自从其诞生之日起就是一种面向对象的系统集成技术出现的，只是由于当时的技术水平，才使得系统实现的功能比较简单。进入九十年代，随着计算机的普及以及面向技术的发展，机关和企业的信息逐渐出现一种分布、异构的趋势，因此对于办公软件提出了新的要求，并使得人们在更深的层次上对办公自动化进行更深的研究24。1993年，国际工作流管理联盟（Workflow Management Coalition, WfMC）在欧洲成立，它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间的互操作，WfMC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。工作流联盟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5。工作流管理系统（Workflow Management System, WfMS）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，它与工作流执行者交互，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。1.2.2 国外工作流产品现状及应用技术研究目前国外市场上工作流产品十分活跃，它们在功能、规模和应用范围上各有特色，本节将介绍国外比较有影响和具有代表性的工作流产品的实现方案。这些实现方案分别出自于不同的研究项目，所以在一定程度上代表了工作流技术几个不同的研究发展方向。（1）ORBWork：基于CORBA的分布式工作流系统ORBWork是美国Georgia大学计算机系METEOR（Management End-To-End OpeRations）研究项目所开发出的一套工作流管理原型系统，它是基于CORBA的完全分布的工作流执行系统，以CORBA产品Orbix作为底层的通讯支持，并使用CORBA来实现系统的互操作和数据源的封装。在ORBWork中，系统的所有组成部分，包括任务管理器、任务、监控单元和恢复机制都是CORBA对象，它们之间通过CORBA的IDL调用进行协作。同时，ORBWork还为用户提供了Web界面以及Web与CORBA之间的接口。以CORBA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（ORB）机制、标准的接口定义语言（IDL）、面向对象等等。这些优点都将使CORBA成为用户实现企业级工作流解决方案的一种可能的选择6。（2）WebWork：基于Web的工作流系统WebWork与ORBWork一样，也是METEOR项目中的一部分。与ORBWork不同的是，WebWork是完全基于Web技术实现的工作流系统。METEOR的研究人员考虑到企业可能处于价格等原因不愿意去购买CORBA产品，但是大多数企业都有自己的Web服务器，或者可以连接到某个Web服务器上，因此开发了一套基于Web的工作流管理系统。Web浏览器为用户提供了一个通用、友好的界面，而且它可以很容易不附加任何多余代价地布置在多个计算平台上7。（3）Exotica/FMQM：基于永久消息队列的分布式工作流系统IBM Almaden研究中心所进行的研究项目Exotica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（Persistent Messages）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。这种方式大大地提高了系统的可靠性、可扩展性以及柔性。Exotica的这种设计方案是建立在底层的消息传递系统之上的，类似的产品有DEC的MessageQ、Novell的Tuxedo/Q、IBM的MQSeries。这些消息系统为上层的应用隐藏了复杂的通讯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API函数来提供各项消息服务。这些产品的特点是很适合于用来连接分布式应用，实现工作流管理的功能8。（4）EVE：事件驱动下的分布式工作流执行系统瑞士苏黎士大学计算机系的研究人员提出了一种基于事件的工作流执行服务中间件平台体系结构，称为EVE（Event Engine），用以集成工作流执行过程中松散耦合的分布式功能组件。在EVE体系结构中，工作流的执行是由分布在网络上的代理（Broker）通过响应由EVE服务器检测到的事件来完成的；同时，代理在提供服务的过程中又会产生新的事件9。每一个代理代表了一种活动任务的处理实体，它的行为也是由ECA规则来定义的；不同的代理分别用于提供用户接口、组织管理、外部应用集成以及系统组件等功能。EVE服务器是整个EVE体系核心，等同于工作流参考模型中的工作流机10。EVE服务器能够直接同本地的代理及远程的EVE服务器相互通讯，而代理则只能通过EVE适配器（EVE-adapter）与本地的EVE服务器通讯。因此，不同的代理之间的交互是通过把事件发送给本地EVE服务器，进而由本地服务器再发送给本地的相应代理或者再通过远程EVE服务器发送给远程的代理来完成的。从EVE系统的设计思路来看，它也属于一种完全分布的执行方式，因而很容易地克服了服务方完全集中于一点而带来的诸多不利，如系统吞吐量的瓶颈、系统的可靠性问题等。（5）DartFlow：基于可移动代理的工作流管理系统DartFlow是达特茅斯大学计算机系设计开发的一种基于可移动代理的工作流系统，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、有利于数据集成、具有并行机制等，因此很适用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DartFlow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11。1.2.3 国内工作流产品现状及应用技术研究通过对目前国内市场上成型的工作流系统的研究1216，本文认为根据应用工作流技术开发侧重点的不同，国内工作流系统开发模式分为以下几种类型：（1）基于群件技术的工作流系统这种模式将工作流技术与群件技术相融合1720，在协同合作中体现工作流技术。群件是一种计算机软件系统，它的含义和覆盖范围相当广泛，所有能够支持工作组内成员协同工作的软件都可以叫做群件，同样所有支持工作组协同工作的技术都可以称为群件技术21。典型的群件技术有CSCW（计算机支持的协同工作）技术22。典型的群件产品如IBM的Lotus Notes，Microsoft Exchange等。工作流管理在一部分技术上继承于群件，而群件也融合了一些工作流的概念，提供了工作流的能力。典型用例如北京冠群联想有限公司的问鼎协同办公系统，它就是利用Lotus Notes实现了公文流转的工作流系统。（2）基于组件或中间件的工作流系统这种模式将工作流技术融合于组件或中间件中23,24，便于工作流技术与其他应用开发环境的融合。流行的开发工具提供了极强的应用开发手段，但是这些开发工具往往不具备对工作流机制的支持，因此，提供一个工作流模型的定义、执行和控制的组件或中间件平台，将为各种开发工具开发工作流管理系统提供新的途径25。由上海东兰科技发展有限公司开发设计的工作流系统，其核心的工作流引擎就是以组件形式封装，用户可以调用其中的接口，自行开发用户界面或内嵌到其他软件系统。（3）基于关系数据库的工作流系统这种模式将工作流技术完全体现在关系数据库中26,27，通过关系数据库和应用开发环境的紧密结合实现工作流管理系统。在工作流参考模型中， 工作流引擎是工作流管理系统的核心，它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。工作流引擎在关系数据库中分为三种模型28：机构模型、信息模型和控制模型，前两者合称为工作流引擎的数据模型。基于关系结构的工作流引擎，是在传统的关系数据库基础之上定义工作流数据模型；利用DBMS内嵌的编程语言来实现工作流引擎的控制逻辑；提供一系列比较完备的API，应用的开发者可以将这些API嵌入到自己的应用系统中从而实现具有工作流性质的信息系统。国家智能计算机研究开发中心开发的国家商标局的工作流系统，就是在传统的关系数据库的基础上，实现了基于关系结构的工作流引擎的设计。1.2.4 基于关系结构工作流技术的优点基于关系的工作流引擎是指工作流引擎中的数据模型（即机构模型和信息模型）全部通过关系结构来表达；控制工作流引擎运作的各种程序逻辑（即控制模型）也是通过常规关系数据库管理系统中所提供的存储过程、包以及触发器等机制来实现；同时，事务的并发控制也通过数据库系统所提供的机制来实现28,29。从技术角度来说，使用关系结构来表达工作流引擎中的数据模型可以降低工作流引擎开发过程中的技术难度和工作量。具体表现在：（1）与工作流引擎相关的各种控制数据可以存储在数据库系统中；（2）与此相关的数据的完整性可以由数据库管理系统来维护；（3）利用关系结构可以方便地定义工作流引擎中的各种数据格式和数据结构；（4）可以方便地利用数据库管理系统提供的各种DML语句来操纵工作流引擎所需的各种数据。从开发应用系统的角度来看，在同一数据库环境下为开发者提供一个基于关系结构的工作流引擎，并且如果这个工作流引擎所提供的功能可以方便地嵌入到应用的开发环境中，则可以降低开发应用的难度。这是因为：（1）针对关键业务的应用系统通常会采用一个常规关系数据库系统作为后台支撑；（2）应用系统的开发者往往会采用一种他们所熟悉的并且适合此数据库系统的前端开发工具来开发具体应用，这些前端开发工具一个显著特征是开发功能强大，但一般不具备工作流机制。因此，采用基于关系结构的工作流引擎很容易与应用的开发环境做到无缝集成。1.3 研究的目的及意义OA系统就是利用网络通讯技术及先进的应用平台，建设一个安全、可靠、开放、高效的信息管理化系统。它为管理部门提供现代化的日常办公条件及丰富的综合信息服务，实现档案管理自动化和办公事务处理自动化，以提高办公效率和管理水平，实现企业各部门日常业务工作的规范化、标准化，增强档案部门文书档案、人事档案、科技档案、财务档案等档案的可管理性，实现信息的在线查询、借阅，最终实现“无纸”办公30,31。实施OA系统对办公管理的意义在于规范企业运营，提升整体管理水平；实现信息共享，增强办公效率；实现知识积累，增加企业的无形资产；规范企业资源，防止资源滥用与丢失；加强内部沟通，提高团队作战能力；更好的非量化信息，增强对信息的分析能力，提高企业对市场做出敏锐的反应能力、和及时调整不良运营规则； 运用多手段通讯，加快信息流转，降低通讯费用；实现远程办公，降低异地经营的企业运营成本；增加企业运营的透明度，为企业迈上一个新的台阶做准备32。1.4 软件平台的选择软件平台可以组合成很多种方案，但不管采用那种，所有应用采用B/S模式实现和典型的三层结构，分离客户端、应用端和数据库服务器端，减少相互间的耦合性，增加系统的可重用性、伸缩性、可维护性和安全性。目前比较流行的两种组合如下：（1）基于Windows平台的.NET架构服务器端操作系统采用Windows 2000 Server，数据库系统采用SQL Server 2000，表现层采用ASP.NET，中间业务逻辑应用层采用MSIIS，中间层组件采用.NET管理的组件。该方案具有界面友好、开发容易等特点，适用于中小用户或非核心领域，缺点是基于ASP技术只能在微软的平台上使用，通用性较差。（2）基于UNIX/LINUX平台的J2EE架构服务器操作系统采用UNIX/LINUX，数据库系统采用Oracle，中间层采用JSP/Servlet/JavaBeans来构造，开发语言采用Java，Web采用Apache或JWS，中间层组件采用EJB。该方案具有通用性好、实现跨平台运行、稳定性与可靠性高等优点，适用大中型用户或核心业务；缺点是开发工具易用性较差，对开发人员的要求较高。通过对HOA系统进行多方面需求分析，鉴于该套办公系统工作流程比较简单、开发时间周期短等特点，HOA系统采用基于Windows平台的.NET架构，选用SQL Server 2000关系数据库实现其工作流程，开发关系结构工作流引擎来实现公文流转过程。综上，HOA系统运用B/S模式和典型的三层结构理论，在Windows Server 2000, SQL Server 2000平台上协同操作，以.NET框架结构下的C#.NET为编程语言来完成整套办公系统的解决方案。1.5 本文研究的主要内容本文以工作流技术为研究方向，介绍了工作流的发展、主要技术理论、实现的核心技术等方面的内容。以哈尔滨市行政教育办公系统为主要依托，利用工作流技术的一些重要理论，重点研究以下几方面的内容：（1）HOA系统的总体架构。这里包括系统的网络拓扑图，系统逻辑结构和物理部署结构，系统实现的主要功能及软件系统的安全性等。（2）以关系结构工作流技术为理论出发点，结合关系数据库，搭建出系统基于关系结构工作流引擎的应用框架，给出与工作流程相适应的数据模型和控制模型，实现对HOA系统工作流程的自定义及应用。（3）介绍基于随机Petri网工作流系统的顺序、并行、选择、循环四种基本数学模型，并以HOA系统中一个具体流程为实例，给出如何建立相应的随机Petri网模型以及如何利用这些性能等价公式来定量的计算工作流的性能参数。（4）结合关系数据库相关理论，研究HOA系统软件的优化，主要以SQL语句性能优化为目标，探讨SQL语句不同写法对数据库执行效率的影响。常州工学院毕业设计论文第2章 工作流技术基本理论2.1 工作流技术相关概念如图2-1显示了工作流技术相关的基本概念及其联系，分别说明如下：图2-1 工作流基本概念间的相互关系Fig.2-1 Relationship in the concepts of Workflow业务流程(Business Process)：在功能确定的组织结构中，能够实现业务目标和策略的相互连接的过程和活动集。例如，公文处理过程、投保过程及项目开发过程等。过程定义(Process Definition)：业务过程的计算机形式表示。它定义的是过程运行中涉及到的各种参数，如业务过程的开始和终止条件、各个工作环节及相互之间的控制流动与数据流动关系等。不同的WfMS所实现的工作流模型是各不相同的。在早期具有工作流管理功能的系统中，这种表示是通过“硬编码”的方式完成的，因此导致修改工作流程上的困难。在后来的WfMS中，逐渐出现了使用有向图、条件化有向图、Petri网、对象模型、语言动作理论、基于约束条件的形式语言文法表示以及基于目标的知识表示等33。这些系统一般都提供有一个可视化的业务过程建模工具，以使用户能够以比较直观的方式对实际的业务过程模型进行建模，并得到相应的形式化表示。不同的过程模型各有其不同的特点，一个好的模型应该有比较强的描述能力，易于使用、易于修改以便能够适应不断变化的工作环境的要求。活动(Activity)：指的是工作流中的一个逻辑步骤或称环节。它包含的信息有：开始和结束条件；可参与到此环节中的用户；完成此活动所需的应用程序或数据；以及关于此活动应如何完成的一些限制条件（如时间上的限制等）。工作流管理系统(WfMS)：一种能定义、创建和管理工作流执行的系统，就是将现实世界中的业务过程转化为某种计算机所能识别的形式表示，并在此形式表示的驱动下完成工作流的执行和管理34。使用它可以充分利用企业资源，有效地跟踪工作过程，提高工作过程定制的速度与质量。过程/活动实例(Process/Activity Instances)：指的是某个工作流过程的一次执行。在实例的执行过程中，WfMS将解释相应的过程定义，生成有关的活动并根据过程定义中的控制规则协调这些活动实例之间的顺序关系，同时根据数据流动关系的定义完成活动实例之间的数据传送。一般情况下，每一个活动实例都将表现为一个工作项，它将由某个或某组用户负责完成。因此从用户的角度来说实例的执行实际上是由用户调用相应的应用程序对他所涉及的那个环节有关的数据进行处理，处理完之后由WfMS根据相应的结果决定激活后续的那个环节并生成相应的工作项，同时通知与此有关的那些用户对之进行处理。由此依次反复，进行直至整个过程的完成。2.2 工作流管理系统工作流管理系统的核心技术就是工作流技术。按照WfMC的定义，一个WfMS就是能完整地定义和管理工作流，并按计算机表示的工作流逻辑规定的次序，以执行软件的方式执行工作流。它运行在一个或多个工作流引擎上，这些引擎解释对过程的定义，与工作流的参与者相互作用，并根据需要调用其他的IT工具或应用。工作流管理系统是应用于分布式环境之中的，实现工作任务进程间协调及协作式处理的软件系统3537。在最高层上，WfMS应能提供以下3个方面的功能支持：建造功能，对工作流过程及其组成活动定义和建模；运行控制功能，在运行环境中管理工作流过程，对工作流过程中的活动进行调度；运行交互功能，指在工作流运行中，与用户及外部应用程序工具交互的功能。WfMC提出了一个适用于大多数产品的通用的工作流管理系统参考模型如图2-2所示。 图2-2 工作流管理系统的通用结构模型Fig.2-2 The common module of Workflow manage system系统中主要部件和数据的作用如下：过程定义工具：被用来创建计算机可以处理的业务过程描述，它可以是形式化的过程定义语言或对象关系模型，也可以是简单地规定用户间信息传输的一组路由命令。过程定义：包含了用管理工具建立的提供给工作流引擎解释执行的工作流程模型定义。工作流管理环境和工作流引擎：工作流管理环境，包括个或多个工作流引擎；工作流引擎是工作流管理系统的核心软件组元，用于解释过程定义、创建过程实例并依据流程控制数据及其执行，按照调度规则对任务进行调度，生成工作表。工作流控制数据：指被工作流执行服务和工作流引擎管理的系统数据。工作流相关数据：指与业务过程流相关的数据。WfMS使用这些数据确定工作流实例的状态转移，例如过程调度决策数据、活动间的传输数据等，工作流相关数据既可以被工作流引擎使用，也可以被应用程序调用。组织角色模型数据：通过过程定义工具或从工作流管理引擎提取的信息。2.3 基于随机Petri网的工作流系统模型性能等价分析理论2.3.1 基于随机Petri网的工作流系统模型及前提假定模型的性能评价是工作流系统研究和应用的主要理论基础和支撑技术，对模型的性能分析是工作流的一个重要研究内容。目前有很多文献讨论了工作流系统模型的性能3847，但都是针对工作流某一方面的特性来分析或改进工作流的性能，如根据客户服务器这种工作流模型来对工作流的性能进行分析45,46；根据具有时间限制这种工作流模型来对工作流性能进行分析47,48。本节将根据基于随机Petri 网的工作流模型的顺序、并行、选择、循环四种基本结构，给出由任意多个变迁组成的串联、并联、选择和循环结构的性能等价公式49，在后续章节中将根据这些性能等价公式给出定量分析工作流系统性能的通用方法。这一技术除了可以应用在工作流系统中以外，还可以广泛应用在诸如多媒体系统、计算机网络等模型的性能分析中。本节工作流模型的描述是基于随机Petri 网的，且通常都假设工作流模型的变迁延时是服从指数分布函数的50，因为这种假定本身是与现实多数系统实际相符合的。工作流主要由四种基本模型组成，即串联模型、并联模型、选择模型、循环模型。2.3.2 工作流四种基本随机Petri 网模型及其性能等价公式 工作流的串联随机Petri网模型及其性能等价公式 串联随机Petri 网模型用来定义工作流中一系列按固定顺序执行的活动，如图2-3左端所示，其中t1,t2,tn 是n 个串行执行的时间变迁。为了简化模型的复杂性，可将n 个变迁进行性能等价化简，化简后的模型如图2-3右端所示。图2-3 基于随机Petri 网的工作流的串联模型及其性能等价模型Fig.2-3 The sequent model based on stochastic Petri nets and its performance equivalent model下面给出由n个变迁串联组成的系统的性能等价公式。定理1 由n 个变迁串联组成一个系统B，设这n 个串联变迁的延时时间为n 个相互独立的随机变量，且分别服从参数为,的指数分布函数， 即n 个变迁的平均延时时间分别为,，则这n个变迁总的等价延时时间为 = （2-1） 工作流的并联随机Petri网模型及其性能等价公式 并联随机Petri网模型用来定义工作流中没有严格执行顺序、可同时进行的分支活动。其模型如图2-4左端所示，它的n个变迁t1,t2,tn从瞬时变迁tstart处开始并行执行，到瞬时变迁tend同步后结束。化简后的性能等价模型如图2-4右端所示。图2-4 基于随机Petri网的工作流的并联模型及其性能等价模型Fig.2-4 The parallel model based on stochastic Petri nets and its performance equivalent model下面给出由n个变迁t1,t2,tn组成的并联模型总的性能等价延时时间。定理2 设n个并联变迁的延时时间为n个相互独立的顺序统计量X1,X2,Xn,且分别服从参数为,的指数分布函数，则这n个并联变迁总的平均等价延时时间为=-+(-1)n-1 （2-2） 工作流的选择随机Petri网模型及其性能等价公式 选择模型用来定义彼此之间相互制约与排斥关系的分支活动，这类分支活动往往根据具体的执行情况从多个分支选择一个分支执行，如图2-5左端所示，化简后的性能等价模型如图2-5右端所示。 图2-5 基于随机Petri网的工作流的选择模型及其性能等价模型Fig.2-5 The choice model based on stochastic Petri nets and its performance equivalent model下面给出工作流选择模型的性能等价公式。定理3 设n个选择变迁t1,t2,tn的延时时间为n个相互独立的随机变量,且分别服从参数为,的指数分布函数，并设执行变迁ti的概率为，=1，则这n个选择变迁总的平均等价延时时间表示为= （2-3） 工作流的循环随机Petri网模型及其性能等价公式 循环随机Petri网模型是用来定义需要重复执行多次的活动，变迁t1执行结束后，有一个重要的分支选择，要么返回执行变迁t2，接着重复执行变迁t1；要么结束由变迁t1和 t2所组成的循环，继续执行下一个流程。其模型如图2-6左端所示，化简后的性能等价模型如图2-6右端所示。 图2-6基于随机Petri网的工作流的循环模型及其性能等价模型Fig.2-6 The iterative model based on stochastic Petri nets and its performance equivalent model下面给出循环随机Petri网模型的性能等价公式。定理4 设两个选择变迁t1，t2的延时时间为两个相互独立的随机变量，且分别服从参数为,的指数分布函数，并假设执行完变迁t1后，返回循环执行变迁t2的概率为，则这两个循环变迁总的平均等价延时时间为 = （2-4）2.4 本章小节 本章首先介绍了与工作流技术相关的常用概念，以及各个概念之间的关系；然后对工作流管理系统进行解释，给出了工作流管理系统的通用结构模型，并对该模型的各个组成部门加以说明，为后续章节的引用作以铺垫。最后，文章还给出了一种利用随机Prtri网对工作流系统进行性能等价分析的方法，该方法包括串联、并联、选择和循环四种基本模型。常州工学院毕业设计论文第3章 HOA系统的总体设计3.1 HOA系统的技术架构3.1.1 HOA网络拓扑结构HOA系统采用如图3-1所示的拓扑结构，WWW服务器、数据库服务器和应用服务器可以建立在一个操作系统上，也可以分布在不同的操作系统上，这根据访问系统的业务流量的多少和需存储、处理数据的大小而定。三种服务器协同合作，完成HOA系统的办公功能。HOA系统可以在局域网内进行访问，也可在广域网的范围内进行访问。 图3-1 HOA系统网络拓扑图Fig.3-1 HOA system net chart3.1.2 HOA系统的逻辑结构和部署结构HOA系统采用典型的三层模型，从逻辑抽象上考虑，划分为表示层、业务逻辑层和数据层；从物理结构上考虑，划分为用户服务层、应用服务层和数据服务层。两者分别体现为系统的逻辑结构和部署结构，分别介绍如下：图3-2 HOA系统逻辑结构Fig.3-2 HOA system logical structure如图3-2，在HOA系统逻辑结构中，表示层的用户界面，用ASP.NET编写，是用户唯一可以看到的一层，它要求尽可能的简单，使最终用户不需要进行任何培训就能方便地访问信息。业务逻辑层这里用Microsoft的.NET框架实现，一些中间件的引用均在这里实现，所有的应用系统、应用逻辑、控制都在这一层。数据层利用Exchange Server 2000数据库和SQL Server 2000数据库作为后台数据库，Exchange Server 2000 数据库主要用于维护各用户的邮件管理，SQL Server 2000主要用于存储与工作流程、用户角色等相关信息，与数据有关的安全、完整性控制，数据的一致性，并发操作等都是在第三层完成。如图3-3，在系统部署结构中，HOA系统的不同逻辑块，可以对应物理结构中用户服务层、应用服务层和数据服务层。表示部分和业务逻辑部分按照用户服务层和应用服务层相分离，其中用户服务层和应用服务层、应用服务层和数据服务层之间的通信以及异构平台之间的数据交换等都可以通过中间件或者相关程序来实现。这样当应用服务器的业务逻辑改变时，用户服务层并不需要改变，从而大大提高了系统模块的复用性，缩短了开发周期，降低了维护费用。图3-3 HOA系统部署结构Fig.3-3 HOA system distribute structure3.2 HOA系统主要功能3.2.1 HOA系统功能结构框图图3-4从功能结构划分的角度描绘出了哈尔滨市教育行政办公系统的所实现的基本功能。其中流程管理模块，可以实现自定义、可视化流程；其他流程事物、信息发布、个人办公、公文传输和系统管理模块都是通过对需求进行详细、周密的分析之后，从软件实现角度出发根据实际需求作出的相应的模块的划分。下面将对各个模块的功能进行较为详细的讲解。 图3-4 HOA系统功能结构框图Fig.3-4 HOA system function module chart3.2.2 HOA系统基本模块分析（1）流程管理模块也可称为工作流设计器，负责控制工作流程流转的过程、执行的步骤等，在数据库中的表结构实质上起到工作流引擎的作用，存储工作流程的控制信息。它与流程事物模块相关联，可以组成一个典型的工作流管理系统。它主要是为发文管理中的发文流程编写的。目前，大部分的办公自动化系统，其工作流程都是固定的，不能够根据具体情况而改变，也就是说，一个政府公文的形成必须经过各级领导批准，其批示过程是固定的。工作流设计器就是要使这些工作流程能够具有选择性，相当于一个选择器，根据管理员的选择来决定发文流程的具体执行过程，并且使工作流程可视化，能随时根据所选的流程步骤传送公文实例。这样，此工作流管理系统可以适应不同的政府办公环境，大大提高了代码的可重用性和灵活性。（2）流程事物模块该模块包含收文管理、发文管理和会议管理。以发文流程为例，每次发文流程的执行相当于创建所定义的模板流程的实例，在数据库中关系表结构存储应用信息和相关的发文数据信息。流程管理模块与流程事物模块相结合，使得发文的流程定义和具体的应用程序分开，这样在用户的业务流程发生变化时，只需根据工作流程、人员变动、数据内容的改变进行工作流程的重新定义，而不需要修改应用程序，从而使发文管理系统具有较强的灵活性。（3）公文传输模块该模块主要负责与其他部门或机构的电子办公系统之间进行政府公文文件的交流和传送，为政府形成综合电子政务平台做准备，奠定基础。它包括套红头、盖公章、发送公文和接受公文等功能。HOA系统实现了与第三方控件（如WORD、EXCEL）无缝连接、紧密结合。比如在发送公文时，能方便的在WORD文档中套上红头，加盖公章并加密，然后以邮件的形式邮给其他政府部门。（4）个人办公管理模块该模块提供各种工具协助个人更好地管理日常的各项任务，使工作更有条理，更富效率。包括：个人电子信箱、待办事宜、日程安排、个人通讯录、个人信息等功能。个人邮箱通过Exchange Server 2000实现，在HOA系统中建立的用户，同样在Windows操作系统和Exchange Server 2000中也会建立相应用户，这样就可利用Exchange Server 2000良好的通信功能，建立个人邮箱，与其他用户方便交流。（5）信息发布模块将企业内的各种有用信息和文档发掘出来集中管理和共享，使需要的人能够方便的获得，以免花费时间和精力在同一问题的解决上。包括：部门文档、公共文档、档案管理、信息公告板、发送即时消息等。（6）系统管理模块系统管理主要由系统管理员或一些专门人员进行维护。它主要涉及对各种权限的管理和一些重要信息的设置，便于维护和管理。它包括用户帐号管理、部门信息管理、职务信息管理、单位信息管理、单位通讯录、外部邮箱设置、权限设置等功能。3.2.3 HOA系统典型功能分析（1）发文管理发文经过拟稿人拟稿、单位负责人核稿、拟稿人提交办公室、办公室核稿人核稿、办公室领导审核、局领导审签、局领导签发这些步骤的执行来完成整个发文办公流程。其中每个领导的签发意见和对发文原稿的修改都进行及时的保留，分别存储在数据库和WORD文档中。当上一级领导查看原稿进行审批时，可以方便的看到各级下属的意见，所有的意见均以表格的方式展现出来。在完成发文流程时，发文会自动存档；即使是未被审批通过的稿件，也会被自动的存档。（2）收文管理能够通过电子邮件的方式接收其他政务部门的来稿，并且将接收到的稿件进行相应的存档处理。收文管理最大的特点是系统安全性，并不是所有的邮件都能接收，以防止邮件炸弹的攻击。只有通过系统预定义格式的收文才能够被系统接收，HOA系统的收文和发文邮件都用XML封装，其他政府部门的邮件也只有通过相应的XML封装后才能被HOA系统所接收，这样相对来说比较安全，增强了软件的自我保护能力。（3）会议管理 具有完成安排、组织会议，发送会议通知、撰写会议纪要等功能。对于参加开会的人员，通过电子邮件的方式进行通知。HOA系统能够智能的测试出当前所占用会议室的时间是否与其他部门占用会议室的时间发生冲突，如果当前此会议室已被使用，则不在会议室可选择范围内，这样就避免了一些实际使用的不便。同时，HOA系统也能智能测试参加会议人员的时间是否与其他会议安排时间具有冲突，以提示会议拟办人综合考虑会议时间和人员的统筹规划。 （4）部门文档HOA系统中根据管理模块中系统部门信息管理，可以设置多个部门，系统中的各个人员均属于不同的部门。这样当用户以自己的ID登录时，系统就会判别出其所属部门，将其部门文档显示出来。部门文档可以上载，只要用户有权限，就可以向服务器上载本部门的文档。（5）公共文档与部门文档相对应，公共文档就是对各部门的员工均共享的文档。比如一些规章制度、企业文化之类。只要用户ID合理，通过系统的用户ID检查，就可以看到系统中公共文档，并且公共文档也可上载。（6）个人办公日程可根据个人需要，按日、周、月制作个性化的工作日程，分别显示一天、一周、一个月的工作进程和安排。对于每天要处理的事物在用户页面上均以列表的形式显现出来，直观清晰，提醒用户一天的日程工作。目前，日程安排显示通过日历类的中间件和数据库相关表实现，其中日期的管理和显示用日历类控件实现，而相关的数据信息存储在数据库相关表中。（7）权限设置权限设置是系统管理中较重要的一个功能。在HOA系统中按照系统提示建立部门信息和职务信息后，就可以建立相关的用户信息。建立用户后，就要相应地对用户的权限进行设置，这既便于系统维护，也便于用户使用。当用户用自己的ID登录时，系统根据数据库权限相关表的判断，会使登录主界面及各操作界面作出相应的调整，这样就作到了系统对用户使用权的限定。对于用户权限的设置，考虑到政府办公部门的具体情况，分为按部门设置权限和按人员设置两种情况，这样既便于集中管理，也便于特殊处理。 3.3 HOA系统主要特点（1）可视化工作流设计公文流程可以灵活定义，即流程名称、流转方式、用户权限可以随时根据需求的变化进行设置。完善的流程跟踪功能，使用户可以随时追踪公文的处理情况及公文下落。（2）基于关系数据库的工作流管理与发文工作流相关的控制信息、应用信息和相关的数据信息均在SQL Server 2000数据库中实现，整个发文流程相当于基于关系数据库的工作流管理系统，工作流引擎也是基于关系数据库的。（3）与Exchange Server系统集成 HOA系统在处理某些事物时，系统产生的相应信息会自动通过系统的MAIL服务器（Exchange Server 2000）发送邮件，通知相应的处理者，比如会议通知等。（4）使用XML封装邮件与其他政府部门办公自动化系统之间接收和发送公文，都使用电子邮件的方式，但这些邮件都使用XML进行封装和加密，只有通过指定格式的邮件才能被系统接收。（5）保密性和安全性 用户需通过Windows NT和数据库的双认证，才能进入系统。每个ID 都带有口令，此口令自己可以修改。根据用户工作级别的不同，使用权限是不同的，可通过工作级别或个人设置两种方式来分别设置用户使用权限。另外，数据库文件只有使用系统管理员的ID文件和口令才能打开，其他人无权修改。3.4 HOA系统安全管理措施 由于系统涉及到的部门为政府机关，安全设计显得尤为重要。要求提供对网络的运行状态、故障报警及网络故障监测；提供对系统管理、监测及系统运行情况、用户身份证、授权和用户管理；提供数据备份、网络防毒等安全措施等。3.4.1 HOA系统的安全考虑 （1）系统的病毒防护 在网关服务器上安装病毒过滤系统，对所有进出边界上的SMTP、HTTP和FTP文件的传送进行实时病毒扫描。一旦发现问题，将发送病毒事件通知给系统管理员，自动删除病毒文件。 （2）系统安全防火墙机关网络有很多保密信息，必须用防火墙把它同INTERNET隔开。采用IP地址聚集的方式隐蔽内部网址，保证内部网的布局和地址不会向外透露在INTERNET的用户看到的只是Web SERVER地址，而无法直接看到机关网内部主机地址，避免机关内部网遭受攻击。3.4.2 HOA系统管理与维护（1）系统管理a. 利用网管软件对内部网用户实时监管，限定他们何时可以何时不可以使用网络。此外，对使用网络的地点也进行限定，尽量避免从远程登录内部网。b. 禁止非法跳转。为了防止内部或外部的用户以本系统内WEB SERVER为耐跳板登录其他站点，在网管设计中应能限制用户的跳转企图。c. 对系统权限的限制。系统权限作为最高权限一旦被外部用户获得，整个系统将面临最严重的威胁。为此，一旦当未授权的用户成为超级用户的情况发生时，系统应能立即作出预警反应，并通过电子邮件等手段通知系统管理员。d. 通过对用户的访问授权，实现对文件、目录的访问限制。站点管理中涉及的权限有三种：浏览权拥有此权的用户才能看此站点中的网页；作者权一拥有此权的用户才能打开站点及编辑和修改网页；管理权拥有此权的用户才能将信息向INTERNET/INTRANET发布，才能删除此站点。（2）数据备份机关网要防止遭受入侵者的攻击，除定期不定期地改变密码之外，还需对整个网络系统的数据定期不定期地备份。尤其对用户帐号及网上发布的信息内容更应经常备份。3.5 本章小节本章主要详细讨论了H