（计算机应用技术专业论文）agent技术在工作流管理系统中的应用与研究.pdf

汉苏失擘硕士研党生毕煦论史 摘要 在潜今社会的市场经济环境下，企业、组织为了适应市场变化、提商自身竞 争力，不断懿遴移着蛰务耋维器照务缍位，工传漉技零羲顺应? 这静趋势王作 渡技拳遴过将工圣挈分勰成意义良好的任务、角色，按照一定的规则来执符这些任 务并对宦们进行黢控，以达至提高办事效率、降低生产成本、提高生产经营管理 水平和念业竞争力的爵标。 本文在霹工捧滤技术豹发展爱箕磷究袋袄送行综述匏基戳圭，撬出京工份滚 管理系统的设计过程中弓l 入a g e n t 技术我们这样设想：利用一个活动a g e n t 来代理一个工作流实例( 某一时刻管理其中正处于激活状态的结点) 的事务处理 和对外通信。这种基予活动a g e n t 的河题处理方式较传统w f m s 巾基予弓l 擎的 舞趱楚毽方式畜缓下貔势： l 。简化了引擎的北务处理逻辑，使引擎从各项繁重的工作中嬲放出来。弓i 擎只需要关注鼍：w f m s 中最为关键的核心业务，这种轻羹级引擎的设计使 整个系统的效率得弼了显著的提高 2 采瘸令a g e n t 来管理一今王律滚翡思想，就是耀a g e n t 代理王作滚实 例的对外交互以及冀终流中详多坷题的处理、决策。这秘方式下，轷f 憋 可以通过多个a g e n t 之间的交互实现不同流程实例的相互协作，前不需 通过工作流弓f 擎。a g e n t 本身的特点又使工作流中很多复杂问题的处理 决策过程嚣熬入性化，雯具餐瑟性。稷庞静簸理络果毽更梵舍璎。 基予上述思想，本文首先对辫校傣息管理工作流系统( 靶f i s ) 进行了分析， 提出了w f i s 两层模型的形式化定义；然后着道讨论了活动a g e n t 的系统中的 应厢；遴而缭出了w fc l s 在j 2 e e 环境下的实现要点# 最偌，淤选谦流稷为例阐 瞬7 活动a g e n t 京系统孛静应雳徐藿。 关键字；高校信息管理工作流系统( w f i s ) ，工作流技术，a g e n t 技本，资源 协调，同步控帝，活动a g e n t 江苏大学硕士研究生毕业论文 a b s t r a c t n o w a d a y s ，w i t h t h e d e v e l o p m e n t o fm a r k e t e c o n o m y , e n t e r p r i s e s a n d o r g a n i z a t i o n sc a r r yo u tb u s i n e s sp r o c e s sr c e n g i n e e r i n gc o n t i n u a l l yf o ra d a p t i n gt o c h a n g e so fm a r k e t ，w o r k f l o wt e c h n o l o g yi sf o r w a r d e da c c o r d i n gt ot h i st r e n d t h e g o a lo ft h ew o r k f l o wi s ：e x e c u t i n ga n dw a t c h i n gw o r kb yd e c o m p o s i n gw o r ki t e m s i n t ow e l l - d e f i n e dt a s k s ，r o l e s ，a n das e r i e so fr u l e s a p p l i c a t i o no fw o r k f l o wc a n e n h a n c ew o r ke f f i c i e n c y , r e d u c ep r o d u c t i o nc o s t , e l e v a t ea d m i n i s t r a t i o na b i l i t ya n d c o m p e t i t i v ea b i l i t y o nt h eb a s i so fs u m m a r i z i n gt h ed e v e l o p m e n ta n ds t u d ys t a r i si nf i e l do f w o r k f l o w , w ei n t r o d u c ea g e n ti n t ot h ed e s i g no fw f m s w ec o n c e i v et h ei d e a ：u s i n g a na g e n tt os u b s t i t u t eaw o r k f l o wf o rt r a n s a c t i o na n dc o m m u n i c a t i o nt oe n v i r o n m e n t t h ea g e n t - b a s e dt r a n s a c t i o n m o d eh a v em a n ya d v a n t a g ec o m p a r et ot h et r a d i t i o n a l e n g i n e b a s e dm o d e 1 s i r i a p l i f yd i s p o s ep r o c e s so ft h ee n g i n e ，r e l e a s ee n g i n ef r o mh e a v yw o r k t h e r e f o r e ，t h ee n g i n ej u s tn e e db ea t t e n t i o nt ot h ec o r eb u s i n e s si nw f m s t h el i g h t w e i g h td e s i g no ft h ee n g i n ei m p r o v e st h e s y s t e me f f i c i e n c y e v i d e n t l y 2 w ef o r w a r dt h ei d e ao f n s i n ga a g e n tt om a n a g eaw o r k f l o w i nt h i sm o d e ， d i f f e r e n tp r o c e s s e si nw f m sa c h i e v ec o o p e r a t i o nb yc o m m u n i c a t i o n b e t w e e nt h e i rr e s p e c t i v ea g e n t s ，b u tn o tb ye n g i n e b e s i d e s ，t h et r a i t so f a g e n tm a k et h et a c k l ea n dd e c i s i o n - m a k i n go fm a n yp r o b l e m sm o r e h u m a n i z a t i o na n dm o r ei n t e l l i g e n t ，t h ea c c o r d i n gr e s u l ti sm o r es a t i s f y i n g b a s eo nt h ei d e a sw ea d v a n c ea b o v e ，t h ea r t i c l ep r e s e n t st h ea n a l y s i so fw f c i s ， a n dp u tf o r w a r dt h ea p p l i c a t i o ns t r u c t u r eo f a g e n ti nw l c i s f u r t h e r m o r e , w ec a r r y o u tw f _ c l si nj 2 e ee n v i r o n m e n t , a n di n t e r p r e tt h ev a l u eo fa c t i v i t ya g e n t b y e x a m p l eo f c o u r s es e l e c tp r o c e s s k e y w o r d ：w l c l s ，w o r k f l o wt e c h n o l o g y , a g e n tt e c h n o l o g y , r e s o u r c em a n a g e ， s y n c h r o n i z a t i o nc o n t r o l ，a c t i v i t ya g e n t 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使瘸学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允诲论文被查隧和借溷。本人授权江苏大学可以将本学位论文豹全部 内容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 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文耩于， 不保密1 】。 学位论文作者签名：一一霄7 丽 j 签字闩期：6 y 年6 月z ( 】2 飘 学位论文佟者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名 签字r 期：_ 啉5 尼 同 电话 邮编 牟垒 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：( 年6 月中日 江苏大学硕士研究生毕业论文 1 1 引言 第一章绪论 当今社会已经迈入了信息时代，信息科学、信息技术、信息产业对人类社会一 的发展产生了巨大而深远的影响。随着社会的发展和人类的进步，信息技术和人 们的生产活动、管理活动进行着不断地融合，至今已经涌现出了一大批与企业生 产、组织管理、资源计划密切相关的信息管理软件系统，这其中包括办公自动化 系统( o a ) ，信息管理系统( m i s ) ，企业资源管理系统( e r p ) ，等等。 办公自动化系统主要面向于企业和其他组织机构的日常运作和管理，其信息 多为上下文关联的文档；m i s 、e r p 等系统多用于相对专业领域的数据集成和资 源管理。将这些信息系统同日常的生产、管理相结合，可以对企业、组织的信息 进行有效集成并使这些信息被相关人员及时地获取；充分发挥这些信息的作用， 就能更好地支持企业、组织的运作和管理，提高他们的整体反应能力，使其在激 烈的竞争中处于有利地位。 上述的信息管理软件系统都不同程度地涉及到了工作流技术，工作流技术是 实现企业、组织机构业务过程建模、业务过程仿真分析、业务过程优化、业务过 程管理与集成，从而最终实现业务过程自动化的核心技术。运用工作流技术在深 入分析企业、组织机构需求的基础上建立业务模型可以在最大程度上提高信息管 理系统的实施成功率。所以，大力发展并推广工作流技术对于促进我国企业、机 构管理规范化，推进国民经济信息化都有着重要的意义。 与工作流技术的飞速发展相对应，近年来a g e n t 技术也悄然兴起。在电信、 资源搜索、用户助理、移动计算等诸多领域a g e n t 技术得到了越来越广泛的应用。 利用a g e n t 技术可以实现软件系统的自治性、适应性、主动性、交互性等智能特 征，从而为故障预测、问题分析和信息综合等复杂问题提供了一个较好的解决方 案。 研究者们在对a g e n t 的内涵和特性有了深刻理解的基础之上，开始将a g e n t 技术与工作流系统相结合。特别是针对现有工作流管理系统存在的问题，在工作 流系统的设计、实施过程中利用a g e n t 的特性来解决这些问题的方面做了不少工 作。本文就是围绕这一主题展开分析，力图探讨出一种全新的、借助于a g e n t 技术实现的工作流系统相关问题解决方案，并且利用这一技术来构建一个高校综 合信息管理系统。希望通过自己的尝试将工作流技术与a g e n t 技术相互结合起 来，提高它们各自的应用水平 江苏大学硕士研究生毕业论文 1 2 问题的提出 1 2 1 工作流技术简介 工作流是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念，它通过将 工作活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来进行任务的执行和监控， 以达到提高生产组织水平和工作效率的目的。工作流技术为企业、组织更好地实 现生产、经营、管理目标提供了先进的手段。 一个工作流包括一组活动及它们之间的相互顺序关系，还包括过程及活动的 启动和终止条件，以及对每个活动的描述。工作流管理系统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( 用户、外部应用程序) 交互，推进工作流实例的执行，并实时监控工作流 的运行状态。 检叠 定j 可行性j 毫簟 图1 1 一个典型的工作流模型 从应用工作流技术的企业、组织的角度来看，工作流技术是最终实现业务过 程自动化的核心技术。对企业、组织利用工作流方法进行业务过程的建模和分析 可以规范他们的业务流程，发现原有业务流程中的不合理环节( 对企业、组织业 务过程进行优化、重组) ，进而实现对企业、组织中各类资源的优化配置。 在实际的企业应用中，工作流的概念相对于物资流、资金流、信息流等概念 更加抽象，工作流从更高的层次上提供了实现物资流、资金流、信息流及其相关 过程与应用的集成机制，从而实现了企业的业务过程集成与业务过程自动化管 理。在工作流概念下实现业务过程集成与业务过程自动化管理是通过定义工作流 模型( 含有不同任务及它们之间的相互关系) 来实现的。在工作流模型中。各种 具体的业务动作和决策过程都可以用工作流的基本组成元素活动来进 行统一的描述与此对应，反映不同任务之间的关系，可以用工作流的基本组成 元素连接弧来进行统一的描述，它反映了业务流程中的一种控制逻辑以 及各个活动之间的连接关系和执行次序( 如图1 1 ) 工作流技术作为一种过程建模和过程管理的核心技术，可以与其他应用系统 2 江苏大学硕士研究生毕业论文 有效地结合，生成符合不同企业、组织需求的各种业务管理系统，如办公自动化 系统、项目生产管理系统、e r p 系统、客户关系管理系统等等。以工作流技术为 核心，使这些系统具有了其他软件管理系统所不具备的最大特点：业务流程的高 度灵活性。即可以按照不同企业、组织的要求，相对灵活地生成应用软件系统； 并且在客户业务过程发生变化时，重新调整流程定义来满足客户业务变动后的需 求。 工作流技术的出现及其飞速发展促进了企业生产业务重组的进程，也加速了 其他社会组织机构的业务改革，提高了企业、组织机构的综合管理效率，显著地 增强了他们在各自行业中的竞争力同时，工作流技术的发展也使计算机技术在 综合信息管理方面的应用提高到了一个新的水平。 1 2 ，2 面向a g e n t 的设计思想 a g e n t 是一种计算程序，它在计算机系统中执行类似于现实世界中人类思维 的功能。a g e n t 是处于某个环境并作为环境一部分的持续自主运行的实体，它感 知环境并作用于环境，从事于自己的议程或目标序列以影响其将来可以感知的东 西。a g e n t 具有自治性、反应性、交互性、主动性等特性，表现出面向目标( 包 括静态目标和动态目标) 的行为动作。 面向a g e n t 的分析和建模试图在a g e n t 抽象层次上定义一个a g e n t 生存的世 界模型，a g e n t 利用该模型去思考并认知这个世界。在这个模型中a g e n t 能够与 其它对象( 包括其它a g e n t 或者用户等 ，以特定的语言进行各种各样的交互， 也能和其它各类a g e n t 一起有效地完成各种层次上的协同工作。通常情况下， a g e n t 被研究者们设计成为具有信念( b e l i e f ) 、意向( i n t e n t i o n ) 、期望 ( d e s i r e ) ，目标( g o a l ) 、能力( c a p a b i l i t y ) 等状态属性，并能够与环境进行 交互的系统。上述的a g e n t 状态属性就如同现实世界中人类的心智属性一样，影 响甚至决定a g e n t 的各种决策、行为。因此，研究a g e n t 系统，应当关注如何利 用a g e n t 的这些状态属性来表述问题。 时至今日，面向a g e n t 的计算已经得到了广泛的应用，被誉为“软件界的新 革命”。专家预测，a g e n t 将是未来十年最重要、最有前途的计算范型。 1 2 3 工作流系统存在的问题和可能的解决方案 工作流技术从8 0 年代初发展至今，在许多生产、管理领域已经得到了广泛 的应用，为人们创造了巨大的经济价值和社会价值近年来，随着生产、组织业 务的不断细化和人们对工作流技术认识的加深，许多工作流系统的生产者和用户 已经发觉传统的工作流管理系统在许多方面很难适应实际应用的需要。 3 江苏大学硕士研究生毕业论文 这些问题主要表现在以下几个方面，一、工作流管理系统中引擎对流程的控 制：二、不同流程之间的相互协作与协调，协作是指不同的流程为了统一的目标 而合作，协调则意味着这些流程为了实现统一的目标而在相互之间发生冲突的时 候要进行某种妥协；三、工作流管理系统的异常处理机制。 以上三点都是传统工作流管理系统设计的要点和难点，在一个实际的工作流 管理系统当中，这三个方面实现水平的高低会直接影响到整个系统在应用中的管 理协调能力和可靠性。根据上述工作流系统存在的问题，结合a g e n t 技术的特点， 研究者们已经开始设想利用a g e n t 技术来解决工作流系统中的许多难点问题。 t 3 课题研究的主要内容 本课题主要研究讨论a g e n t 技术在工作流系统设计中的应用，希望能够借助 a g e n t 技术，提出一种集工作流模型定义、运行，监控等功能于一身的新型的工 作流管理系统 a g e n t 在这个系统中主要有两个方面的应用： 一、工作流系统中的资源分配，也就是要利用a g e n t 来决策如何分配系统中 的各种资源，避免发生冲突。 二、工作流系统中流程之间的协调调度，就是要用一个a g e n t 的群集来控制 不同流程的运行，实现不同工作流之间的同步与协作。 本文以高校信息管理工作流系统( w o r k f l o 霄b a s e dc a m p u si n f o r m a t i o n s y s t e m ，简称w fc i s ) 的设计实现为背景，介绍如何对一个工作流系统进行建 模、分析、设计和实现，以及如何利用a g e n t 技术来解决传统工作流系统存在的 问题 1 4 论文的组织 第一章：绪论 这一章从介绍课题的研究背景及其应用价值起笔，总领全文，同时指明了该 课题的主要研究方向和具体研究内容并给出了论文的框架 第二章：课题相关的理论基础 介绍了工作流技术、软件a g e n t 技术，指明了课题研究的理论来源。 第三章：w f c i s 系统需求分析 通过对高校内部组织模型的分析，确认了采用工作流技术构建高校综合信息 系统的可行性在此基础上，从工作流管理系统开发设计的角度对w fc i s 系统 进行深入的需求分析 第四章：w f c l s 系统的设计 江苏大学硕士研究生毕业论文 这一章中，我们首先采用了形式化的定义模型对w f i s 系统进行建模，在 此基础上将a g e n t 技术引入系统。最后提出了一个包含活动a g e n t 的w fc i s 系 统框架和一系列相关的引擎算法 第五章：w f _ c i s 的实现 主要对w f i s 系统的实现技术、实现环境进行了介绍，并以选课流程为例 说明了w fc i s 中一个工作流实例的业务过程如何流转、用户如何参与业务活动， 以及活动a g e n t 在其中的作用。 第六章：总结与展望 对本文进行总结，并提出在此基础上可以进一步展开的工作。 江苏大学硕士研究生毕业论文 第二章课题相关的理论基础 本课题的理论来源，主要来自于两个方面：工作流技术，软件a g e n t 技术。 本章就围绕这两个主题，介绍与课题相关的基础概念与理论。 2 1 工作流技术相关理论 2 1 国内外工作流技术的研究历史与现状 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域。它是针对工作中具有固定 程序的常规活动而提出的一个概念。通过将具体的工作活动分解成定义良好的任 务、角色、规则和过程来进行执行和监控，达到提高办事效率、降低生产成本、 提高企业生产经营管理水平和综合竞争力的耳的。 早在8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等公司就率先开拓工作流产品市场， 成为最早的工作流产品供应商。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 业务流程的集成化软件，这便是早期的工作流管理系统。比较典型的有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 s y s t e m ，f i t e n e t 于1 9 8 4 年推出的w o r k f l o w b u s i n e s s s y s t e m 。这种具有增值性的集成化软件系统为企业简化与重组关键业务流程提供 了一种非常合适的方案：从中可以看出，工作流技术从最初诞生之日起就是作为 面向过程的系统集成技术而出现的，只是由于当时计算机发展水平的限制，它所 集成的功能相当有限。 进入2 0 世纪9 0 年代，随着计算机技术与网络技术的迅速发展，特别是在 i n t e r n e t 应用日益普及的情况下，现代企业信息系统的分布性、异构性和自治 性的特征越来越显著。在这种技术背景下，工作流管理系统也由最初的创建无纸 办公环境的关键技术，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、更广的领域对工作流技术展开研究【l ” 1 9 9 3 年，国际工作流管理联盟( 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 ：) 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 间的互操作，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。工作流管理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。在实际应用中可以更广泛 地将所有由计算机软件系统( 工作流管理系统) 控制其执行的过程都称为工作流 当前，参与工作流产品市场竞争的著名公司有i t 界的老牌劲旅i b m ，它研 6 江苏大学硕士研究生毕业论文 制开发的m qw o r k f l o w 是以i b m 的m qs e r i e s 系列产品中的消息服务为基础的工 作流产品m qw o r k f l o w 除了具有与一般的工作流系统一样的功能，支持独立的 定义、自动控制流程的执行、监督管理流程的运行和与最终用户交互，它还能与 m qs e r i e s 系列中的其它产品有机地集成，从而为企业提供了一个完整的电子商 务平台解决方案。此外，参与工作流产品市场竞争的还有s u n 公司的i p l a n e t 、 h p 公司的c h a n g e n g i n e 、b e a 公司的b e a w o r k f l o w 和a c t i o n 公司的a c t i o n f l o w 等等。众多知名软件公司参与工作流产品领域的竞争标志着工作流管理软件有着 广泛的市场；同时，他们的参与也为工作流管理系统向深度和广度发展起到了推 波助澜的作用。 作为支持企业经营过程重组( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b p r ) 、经 营过程自动化( b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n ，b p a ) 的一种手段，工作流技术 也日益受到学术界的重视，国内外有许多科研院所都参与到工作流系统的研究与 开发中来。 国际上，有欧共体资助的w i d e i - 作流开发计划，有w m p y 8 nd e ra a l s t 等人提出的霄f n e t 的研究等等。在国内，对工作流管理系统进行研究的机构有： 清华大学自动化国家c i m s 工程技术研究中心的吴澄教授和范玉顺教授领导的一 项工作流相关的8 6 3 c i m s 项目的研究工作，包括f a n o o a ，f a n o o b ，f a n o l ，f w 9 7 的研究，并在此基础上开发了一个名为s i n f l o w t 卿的产品。清华大学计算机科学 与工程系网络与协同工作实验室史美林教授领导的一项与工作流相关的项目，他 们以c s c w “”为背景，研制开发了一个称为w o w w w 的工作流管理系统，提出了“条 件化有向图”的工作流过程模型。北京中国科学院凯思软件集团开发研制了一个 基于c a d 、面向企业p d m 的工作流软件产品，该产品主要是针对工程设计流程和 0 a 方面的特定工作流，提出了常用典型流程模板库的思想，可加快工作流的定 义和设计。 纵观市场上的各类工作流产品，根据各个工作流系统采用的任务项传递机制 的不同，这些产品基本可以划分为四类： 基于文件的工作流系统以共享文件的方式来完成任务。这种类型的产品 是产生最早、发展最成熟、最具多样性的，通常包含c l i e n t s e r v e r 模式的 图像、文档与数据库管理系统。 群件系统这一类产品需要依赖于自己系统的应用基础结构，包括消息传 递、目录服务、安全管理、数据库与文档管理服务等，这些子系统本身就构 成了一个完整的应用开发环境。 基于消息的工作流系统通过用户的电子邮件系统来传递文档信息这种 类型的产品都实现了与一种或多种电子邮件系统的集成。 基于w e b 的工作流系统嗍通过w w w 来实现任务的协作这一类产品已经 7 江苏大学硕士研究生毕业论文 成为当今市场的流行趋势，许多供应商纷纷开发新产品或者在原有产品的基 础上增加对w e b 的支持。本文讨论的高校信息管理工作流系统就属于这一类。 2 1 2 工作流的定义 自从“工作流”概念提出以来，不同的研究者对工作流分别提出了不同的定 义这些定义分别从不同的角度对工作流概念进行了描述，以致现在对于工作流 仍旧没有一致公认的定义本文选取这些概念中最具有代表性的定义，即工作流 管理联盟对工作流的定义进行介绍。 工作流管理联盟给出的工作流定义嘲是：工作流是一类能够完全或者部分自 动执行的经营过程，它根据一系列过程规则来实现文档、信息或任务在不同的执 行者之闯进行传递与执行。 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。“们使用工作流作为经营过程的实现技术首先要求工作流系统能够反映经 营过程的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对执行过程进行监控) 。 一个工作流可以看成是企业的个具体经营过程的抽象或图示化的表示。用 计算机可以识别的方式建立企业经营过程模型，必须在工作流中定义一系列的基 本概念和术语来描述模型的组成，从而实现对企业经营过程的建模。 工作流模型描述了企业的经营过程和经营目标。工作流中两个最基本的元素 是活动和活动之间的连接关系。活动对应于经营过程中的任务，主要是反映经营 过程中的执行动作或操作。活动之间的连接关系代表了经营过程的规则和业务流 程。工作流就是由一组连接关系和一组活动组成的一个反映企业业务过程的模 型活动和活动之间的连接关系说明了如何完成企业的经营过程，包括完成经营 过程需要完成哪些任务和采用的步骤。 当然，一个企业的业务过程不是仅由活动和活动之间的连接关系就能够描述 清楚的。一个企业的经营过程还要涉及参与操作的人员、组织，所操作的数据、 使用了哪些计算机应用程序等。在工作流模型中通过定义活动的角色( 操作人员) 和组织单元( 组织结构、部门) 来描述企业的经营过程是由谁完成的。另外，通 过定义工作流要调用的外部应用程序来说明采用什么手段完成经营过程。 2 1 3 工作漉管理系统的功能 工作流管理联盟( w f i i c ) 给出的关于工作流管理系统( w f m s ) 的定义是：工 江苏大学硕士研究生毕业论文 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，并按照在计算机中 预先定义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行 工作流管理系统的功能主要可以归纳为以下三点： ( 1 ) 建模阶段功能：主要考虑工作流过程以及相关活动的定义 ( 2 ) 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 成每个过程中活动之间的调度和同步 ( 3 ) 运行阶段的交互功能：实现各种活动执行过程中系统与用户以及外部 应用之间的交互。 图2 1 给出了工作流管理系统三个主要功能之间的关系 图2 1w f m s 的主要功能及其关系 图2 1 中工作流引擎是整个工作流管理系统的核心，工作流引擎对工作流过 程进行初始化并调度，监控过程中每个活动的执行，在需要人工介入的场合完成 计算机应用软件与操作人员的交互。这样工作流引擎实现了在模型中定义的经营 过程与现实世界中实际过程之间的连接。 工作流引擎除了完成工作流过程的创建、删除、活动的执行与控制外，它的 另外一个重要的功能是完成与应用软件及操作人员的交互。 2 1 4 工作流管理系统体系结构和参考模型 w f m c 提出了工作流管理系统参考模型体系结构图( 如图2 2 ) ，这个参考 模型的体系结构给出了抽象的工作流管理系统的功能组成部件和接口，它符合了 工作流管理系统产品应该具有的主要功能，为实现工作流产品之间的互操作性提 供了公共基础。 9 江苏大学硕士研究生毕业论文 钾 图2 2 工作流管理系统参考模型体系结构图 从图2 2 可以看出，工作流管理系统主要由三类构件组成。啪 ( 1 ) 软件构件：实现工作流管理系统不同组成部分的功能 ( 2 ) 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。 ( 3 ) 外部应用和外部数据：外部系统和外部数据本身不是工作流管理系统 的组成部分，它们被工作流系统调用来完成整个或部分的工作流管理功能。 工作流参考模型中涉及的几种数据如下： 工作流控制数据( w o r k f l o wc o n t r o ld a t a ) 工作流引擎通过内部的工作流控制数据来辨别每个过程或活动实例的 状态这些数据由工作流引擎控制，用户、应用程序或其他的工作流引擎通 过发送消息请求来获得工作流控制数据的内容。 工作流相关数据( w o r k f l o wr e l e v a n td a t a ) 工作流管理系统通过工作流相关数据来确定过程实例状态转换的条件， 并选择下一个将执行的活动。这些数据可以被工作流应用程序访问并修改。 因此，工作流管理软件需要在活动实例之间传递工作流相关数据 工作流应用数据( w o r k f l o wa p p l i c a t i o nd a t a ) 这种数据是指那些由应用程序操作的数据，是企业完成具体的业务功能 所需要的数据，如产品结构数据、定单数据、生产作业计划数据等 2 1 5 工作菠模型和建模工具 工作流模型描述了一个能够由工作流引擎执行的过程所需要的所有信息。这 些信息包括过程的开始和完成条件、构成过程的活动以及进行活动问导航的规 则、用户所需要完成的任务、可能被调用的应用，以及工作流相关数据的定义嘲。 l o 江苏大学硕士研究生毕业论文 过程定义可以引用组织角色模型中关于组织结构、组织中的角色等信息。 这样在进行活动的定义时，不仅可以指定某个特定的人是这个活动的参与者，而 且可以将活动与组织实体或角色功能进行关联。过程定义指定完成某项活动的组 织实体或角色，而不是去定义具体的参与人员。在工作流执行环境中，工作流引 擎负责将组织实体或角色功能与特定的参与者进行关联。这样做不仅增加了过程 定义的方便性，而且还提高了工作流引擎的灵活性。 过程建模工具以计算机能够处理的形式进行过程的定义，最终输出一个能被 工作流引擎解释并执行的过程定义。 在工作流建模方面，工作流管理联盟开展了两个方面的工作。 ( 1 ) 定义了一个元模型。所谓元模型是指描述模型的模型。这里所说的工 作流模型的元模型是用来描述工作流模型内在联系的模型。它用于描述工作流模 型内部包含的各个对象、对象之间的关系及对象的属性。元模型主要用于建立可 在多个工作流产品之间交换信息的工作流模型。 ( 2 ) 定义了一套可以在工作流管理系统之间，管理系统与建模工具之间交 互的过程模型定义a p i ( 应用编程接口) 图2 3 过程元模型结构图 图2 3 为工作流管理联盟定义的过程元模型。该模型包含了以下几个基本实 体： ( i ) 工作流定义( 过程模型) ：它一般包含诸如工作流模型名称、版本号、 过程启动和终止的条件、系统安全、监控信息等一系列基本属性。过程模型反映 了企业中一个经营过程的目的。 ( 2 ) 活动：主要属性有活动名称、活动类型( 原子级活动、子流程等) ，活 动的前后条件、调度约束参数等当工作流运行在分布环境下，在活动的属性中 还应该包括执行该活动的工作流引擎的位置。活动对应于企业经营过程中的任 务，主要反映完成企业经营过程需要执行哪些功能操作 ( 3 ) 转换条件：负责为过程实例的推进提供导航依据，主要参数包括工作 江苏大学硕士研究生毕业论文 流过程条件( f l o , c o n d i t i o n ) 、执行条件( e x e c u t i o nc o n d i t i o n ) 和通知条件 ( n o t i f i c a t i o nc o n d i t i o n ，通知不同用户的条件) 。转换条件对应予企业经营 过程中的业务规则和操作顺序。 ( 4 ) 工作流相关数据：引擎根据工作流相关数据和转换条件进行推进工作 流。工作流相关数据的属性包括数据名称、数据类型和数据值等，它是工作流引 擎执行任务推进的依据。 ( 5 ) 角色：角色属性主要包括角色的名称、组织实体( o r g a n i z a t i o n a l e n t i t y ) 、角色的能力等角色或组织实体主要描述了企业经营过程中参与操作 的人员和组织单位 ( 6 ) 要调用的应用程序：主要属性包括应用程序的类型、名称、路径及运 行参数等应用程序主要描述用于完成企业经营过程所采用的工具或手段。 2 1 6 工作流引擎 工作流引擎是工作流管理系统的核心，是一个为工作流实例的执行提供运行 服务环境的软件，它是企业经营过程的任务调度器，在某种程度上还是企业的资 源分配器。企业的业务过程在它的管理，监控和调度下运行，因此，工作流引擎 的性能和可靠性就直接决定了企业经营过程的运行效率和安全性。 从功能上看，它主要完成以下任务： 对过程定义进行解释并且控制过程实例的创建、激活、挂起、终止 控制活动实例问的流转，解释工作流的相关数据。 提供支持外部应用和用户操作的接口。 维护工作流控制数据和工作流相关数据。 控制、管理和监督工作流过程实例的执行情况。 其中，工作流引擎的最重要的一个功能就是控铝4 过程实例和活动实例的状态 转换。工作流管理联盟提出的参考模型中对过程实例运行状态和活动实例状态进 行了定义，并给出了状态转换的条件 过程实例包括以下几种运行状态： 初始状态( i n i t i a t e d ) ：一个过程实例已经生成，但该过程实例目前还 没有满足开始执行的条件 准备运行( r u n n i n g ) ：该过程实例已经可以执行，但是还不满足开始执 行第一个活动并生成一个任务项的条件 运行中( a c t i v e ) ；一个或多个活动已经开始执行( 也就是已经生成一 个或者多个任务项并为之分配了合适的活动实例) 。 挂起( s u s p e n d e d ) ：该过程实例正在运行，但处于静止状态，除非有一 个“重启”的命令或者外部事件促使该过程实例回到准备运行状态，否 江苏大学硕士研究生毕业论文 则所有的活动都不会执行 结束( c o m p l e t e d ) ：该过程实例的执行已经完成，并且满足了结束该实 例的条件，工作流管理系统将执行过程实例结束后的操作( 如统计) ， 并删除该过程实例。 终止( t e r m i n a t e d ) ：该过程实例在正常结束前被迫终止( 如出现错误 或者异常情况) ，工作流管理系统将执行补救措施，并删除该过程实例。 活动实例的运行状态： 未开始( i n a c t i v e ) ：一个活动实例已经生成，但还没有被激活( 例如， 活动开始条件没有满足) 运行中( a c t i v e ) ：该活动实例已经被激活，正在运行。 挂起( s u s p e n d e d ) ：由于出现异常情况或者错误，该活动实例被暂时停 止，活动处于静止状态。 结束( c o m p l e t e d ) ：该活动已经执行完毕，工作流管理系统将进行活动 结束后的导航工作，激活下一个符合启动条件的活动实例。 终止( t e r m i n a t e d ) ：该活动在正常结束前被迫终止。 2 1 7t 作流客户端 工作流管理系统的客户端是指用户参与工作流活动、完成工作流管理系统所 分配任务的软件它由工作流任务表管理器和用户操作软件共同完成，工作流任 务表由分配给一个特定用户( 或一组用户) 处理的任务项组成。工作流任务表管 理器是一个软件模块，负责管理工作流任务表，并完成与最终用户的交互工作 流任务表管理器可以作为工作流管理系统的一部分提供给用户，也可以是用户自 己编写的程序。 在工作流模型中，客户端应用与工作流引擎的交互通过预先定义的接口完 成，这个接口就是工作流任务表。在最简单的情况下，工作流引擎通过存取工作 流任务表来完成特定任务到特定用户的分发过程，而工作流任务管理器存取工作 流任务表是为了获取任务项，将它们提供给用户进行处理。 2 1 8 系统管理和监控工具 系统管理与监控是复杂软件系统的一个非常重要的功能实际应用中，尤其 是在企业应用中，系统在运行过程中不可避免地会出现许多意外情况，正确及时 地处理这些意外情况对于保证应用系统的良好运行具有十分重要的意义。工作流 管理系统设计者除了在设计实施过程中要充分考虑各种情况，提高应用系统的可 靠性、健壮性；还应该为系统提供良好的管理与监控手段，以提高系统的应变能 江苏大学硕士研究生毕业论文 力，充分发挥用户处理复杂问题的能力。 工作流系统管理与监控工具能够对工作流在整个组织内的流动状况进行监 视，并提供一系列的管理功能，实现安全性、过程控制和授权操作等方面的管理。 它主要包括以下几个方面的功能： 建立、设置和优化组成工作流管理系统的各个环节。 e 实例化过程模型和其中的角色。 e 启动、挂起、恢复和终止过程实例。 管理正在执行的过程实例，并对正常结束或异常退出的过程实例进行管 理。 2 1 9i 作流应用接口( w a p i ) w a p i 是一组工作流应用编程接口函数( 包含相应的数据交换格式) ，调用这 组接口函数可以完成工作流管理联盟定义的五类接口功能。这五类接口需要的操 作函数包括一组a p i 调用函数和一些数据交换函数 a p i 调用通常以它们的逻辑功能、操作的数据类型( 调用参数) 及引用的数 据结构等参数项进行定义。这些a p i 定义需要与具体的程序实现语言绑定在一起 w f m c 定义了五类接口，它们都在w f m c 的接口定义文档中有着完善的表述。 这些接口具体为以下五类： 接口l ；t 作流服务和工作流建模工具间的接口，包括工作流模型的解 释和读写操作。详见：d o c u m e n tn u m b e rw f m ct c 1 0 1 6 - p 。嘲 e 接口2 ：工作流服务和客户应用之间的接口，这是最主要的接口规范， 它约定了所有客户方应用与工作流服务之间的功能操作方式。详见： d o c u m e n t n u m b e rw f m c t c 一1 0 0 9 ，d o c u m e n tn u m b e rw f m c t c 一1 0 1 3 ” 接口3 ：工作流引擎和直接调用的应用之间的接口。详见：d o c u m e n t n u m b e rw f m c - t c 一1 0 0 9 。f 】 接口4 ：工作流管理系统之间的互操作接口们 接口5 ：工作流服务和工作流管理工具之间的接口。 2 2a g e n t 技术的基本概念 2 2 1 0 e n t 的定义 目前关于a g e n t 的定义有很多的争论，致力于a g e n t 领域研究的人们提供了 各自的关于a g e n t 的定义，他们都希望自己的定义能够真正解释“a g e n t ”这个 词。由于人们在a g e n t 的必要特性方面尚未达成共识，以至于在不同的环境下 1 4 江苏大学硕士研究生毕业论文 a g e n t 可以表示不同的意思。下面就给出一些有代表性的关于a g e n t 的定义供参 考 r u s s e l l 汹1 等认为，“a g e n t 是任何能通过传感器感知( p e r c e i v e s e n s e ) 环 境并通过执行器对环境进行动作( a c t ) 的