（计算机应用技术专业论文）基于移动agent的工作流的研究与实现.pdf

-c l a s s i f i e di n d e x ：u d c ：ad i s s e r t a t i o nf o rt h ed e g r e eo fm e n gr e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no fw o r k f l o wb a s e do nm o b i l ea g e n tc a n d i d a t es u p e r v i s o ra c a d e m i cd e g r e ea p p l i e df o rs p e c i a l i t yd a t eo fs u b m i s s i o nd a t eo fo r a le x a m i n a t i o nu n i v e r s i t y：p e n gy o n g：p r o f z h a n gw e n y i：m a s t e ro fe n g i n e e r i n g：c o m p u t e ra p p l i e dt e c h n o l o g y：j a n u a r y , 2 0 1 0：m a r c h ，2 0 1 0：h a r b i ne n g i n e e r i n gu n i v e r s i t y，c ，哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。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。作者( 签字) ：弱弘日期：如l 飞年月1 7 日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论翅托授予学位后即可口在授予学位1 2 个月后口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者( 签字) ：磁永导师( 签字) ：饭支蕻日期：沙l 口年用7 日汕i 口年易月7 日哈尔滨j 亡程大学硕十学位论文摘要工作流技术是实现企业业务过程建模、仿真优化分析、过程管理与集成，最终实现业务过程自动化的核心技术。工作流在企业办公自动化中扮演的角色越来越重要。但是，企业的信息环境逐渐表现为分布性、异构性、自治性、松散耦合性和复杂性，现有的工作流系统很难更好的地适应这种复杂的应用环境。伴随着人工智能和网络技术的发展，移动a g e m 技术作为一个新兴的研究领域日益兴起。移动a g e n t 技术为解决复杂、动态、分布式智能应用提供了一种新的计算手段。移动a g e n t 具有的自主性、交互性、主动性、学习性和移动性等特点，能够很好的解决目前工作流管理系统中普遍存在的问题，可以用来构造结构复杂、灵活、柔性、便于扩展、具有动态处理能力的工作流管理系统。本文以面向领域的零码平台项目为背景，设计实现了基于移动a g e n t的工作流管理系统，并作为核心功能满足了平台对分布式、松散耦合、柔性的工作流系统的需求。本文首先介绍了工作流技术的相关概念，重点介绍了工作流管理系统和参考模型及其主要组成部分；然后论述了多a g e n t 系统和移动a g e n t 的相关理论及技术细节；对零码平台的工作原理及建模技术进行了剖析，并实现了开发平台的工作流定制建模；最后提出了一个基于移动a g e n t 的工作流管理系统模型，从工作流管理系统的系统结构、运作流程和功能模块等几个方面对基于移动a g e n t 的工作流管理系统进行了详细的分析和设计，重点讨论了系统中各a g e n t 的功能及其之间的协作。并把该系统与平台结合实现了一个基于移动a g e n t 的工作流管理系统的演示，验证了该模型的可行性和实用性。关键词：移动a g e n t ；工作流管理系统；零码平台；多a g e n t 系统a b s t r a c tw o r k f l o wt e c h n o l o g yi sac o r et e c h n o l o g yt h a tr e a l i z e se n t e r p r i s e s ，b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g ，s i m u l a t i o no p t i m i z a t i o na n a l y s i s p r o c e s sm a n a g e m e n ta n di n t e g r a t i o nc o n s e q u e n t l yb u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n w o r k f l o wt e c h n o l o g yp l a y sam o r ea n dm o r ei m p o r t a n tr o l ei nt h em o d e me n t e r p r i s ea u t o m a t i o n b u t ，t h ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ne n v i r o n m e n tg r a d u a l l yb e c o m e sd i s t r i b u t e d ，h e t e r o g e n e o u s ，a u t o n o m y , l o o s ec o u p l i n ga n dc o m p l e x ，s ot h ee x i s t i n gw o r k f l o ws y s t e m sb e c o m eh a r dt oa d a p tt os u c hc o m p l e xa p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n t s a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c ea n dn e t w o r kt e c h n o l o g y , m o b i l ea g e n tt e c h n o l o g yh a sb e c o m eap o pd o m a i n ，a n dr i s i n gi n c r e a s i n g l y m o b i l ea g e n tt e c h n o l o g yp r o v i d e san e wc o m p u t a t i o n a lm e t h o d st os o l v ei n t e l l i g e n ta p p l i c a t i o no fc o m p l e x i t y , d y n a m i c ，d i s t r i b u t i o n m o b i l ea g e n th a st h ec h a r a c t e r i s t i co fa u t o n o m y , c o o p e r a t i o n ，i n i t i a t i v e ，s e l f - a d a p t a t i o na n dm o b i l i t y , s oi tc a l ls o l v et h ep r e v a i l i n gp r o b l e m si nt h ec u r r e n tw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dc a nc o n s t r u c taw o r k f l o ws y s t e mw i t hc o m p l e xs t r u c t u r e ，f l e x i b i l i t y , e x p a n s i b i l i t y , a b i l i t yt od e a lw i t hd y n a m i cs i t u a t i o n t h i st h e s i st a k e st h ed o m a i n - o r i e n t e dz e r o c o d ep l a t f o r ma st h er e s e a r c hb a c k g r o u n d t h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nm o b i l ea g e n ti sd e s i g n e da n dr e a l i z e d ，a n di ss u c c e s s f u l l ye m b e d d e di nz e r o c o d ep l a t f o r ma sac o r ec o m p o n e n t ，a tt h es a m et i m ei ta l s of u l f i l st h ep l a t f o r m sd e s i g n e dr e q u i r e m e n t ：d i s t r i b u t e d ，l o o s ec o u p l i n ga n df e x i b i l i t y a tf i r s t ，t h et h e s i si n t r o d u c e st h er e l a t e dc o n c e p to fw o r k f l o wt e c h n o l o g i e s h i g h l i g h t i n gt h ew o r k f l o ws y s t e mr e f e r e n c em o d e l sa n di t sm a i nc o m p o n e n t s ：a n dt h e nd i s c u s st h er e l a t e dt h e o r yo fa g e n t ，m u f t i a g e n ta n dm o b i l ea g e n ti nd e t a i l ；a f t e rt h ea n a l y s i so fw o r k i n gp r i n c i p l ea n dm o d e l i n gt e c h n o l o g yo fz e r o c o d ep l a t f o r m ，ac u s t o m i z e dw o r k f l o wm o d e l i n gi sr e a l i s e do nt h ep l a t f o r m ；f i n a l l yt h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mm o d e lb a s e do nm o b i l e，哈尔滨一f 程大学硕十学位论文a g e n ti sp r o p o s e da n dd e s i g n e db ya n a l y s i sd e t a i l e d l ya c c o r d i n gt os y s t e ma r c h i t e c t u r e ，o p e r a t i o n a lp r o c e s s e s ，f u n c t i o n a lm o d u l ea n ds oo n ，d i s c u s s i n gt h ef u n c t i o no fe v e r ya g e n t sa n dh o wt h e yc o l l a b o r a t ew i me a c ho t h e r a n dd e v e l o paw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hf u r t h e d yp r o v et h ef e a s i b i l i t ya n dp r a c t i c a l i t yo ft h es y s t e mm o d e l k e y w o r d s ：m o b i l ea g e n t ；t h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ；z e r o c o d ep l a t f o r m ；m u l t i - a g e n ts y s t e m ( m a s )哈尔滨t 程大学硕十学位论文目录第1 章绪论l1 1 引言11 2 国内外研究现状11 3 本文的研究内容31 4 论文的组织结构3第2 章工作流技术的相关概念52 1 工作流的定义及相关术语52 2 工作流管理系统72 2 1 工作流管理系统简介72 2 2 工作流管理系统的参考模型82 3 多a g e n t 系统1 22 3 1 多a g e n t 系统的涵义1 22 3 2 多a g e n t 系统的体系结构1 32 3 3 多a g e n t 系统的优点1 42 4 移动a g e n t 技术142 4 1 移动a g e n t 概述1 42 4 2 移动a g e n t 的特性l72 4 3 移动a g e n t 的优势1 82 4 4 移动a g e n t 的支撑平台192 5 本章小结2 0第3 章工作流建模与零码平台213 1 工作流建模介绍与方法2 13 2 零码平台相关介绍2 23 2 1 零码平台简介2 23 2 2 新系统的设计目的2 43 3 工作流过程模型的设计与实现2 53 3 1 工作流资源定制2 5哈尔滨t 程大学硕士学位论文3 3 2 工作流流程定制2 73 4 本章小结2 8第4 章基于移动a g e n t 工作流的设计与实现2 94 1 系统的设计2 94 1 1 系统结构2 94 1 2 系统执行流程3 34 。1 3 系统过程状态转换3 44 1 4 系统功能模块3 54 2 系统的关键技术4 04 2 1 移动a g e n t 的实现4 04 2 2 移动a g e n t 之间的通信和协作4 l4 2 3r m i 技术的应用4 34 2 4 类的序列化4 44 2 5 系统访问控制机制4 54 2 6 资源管理机制4 74 4 系统的运行4 84 5 本章小结5 2结论5 3参考文献5 5攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果5 8致谢5 9哈尔滨下程大学硕士学位论文1 1 引言第1 章绪论随着计算机技术的普及和网络技术的飞速发展，人类社会已经步入了一个信息化大爆炸的时代。如何利用这个机遇，身处其中而游刃有余成了各企业生存的焦点。信息技术能大幅度的降低企业经营成本，提高企业运作效率，推动企业快速向前发展。信息技术的运用是否得当决定了一个企业的兴衰成败。各种办公系统层出不穷，如财务系统、物资管理系统、人事系统等等。但各系统都分散在各个部门，独立使用，相互之间处于孤立状态，把各个孤立的信息系统统一成一个整体才能更大的发挥其威力。互联网技术的发展给各个系统联合提供了粘合剂，工作流技术应运而生。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，通过将工作活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来完成执行和监控，达到提高生产组织水平和工作效率的目的i l l 。在各种新兴的潜力巨大的领域中，如企业资源计划( e r p ) 、物流、电子商务，甚至企业信息门户( e i p ) 、企业应用集成( e a i ) 、商业智能( b i ) 等，工作流技术如影随形相伴而行。移动a g e n t 是在异构网络中能够自主地在主机间迁移，并与其他a g e n t或资源交互的程序，是a g e n t 技术与分布式技术的混血儿。由于将移动a g e n t与工作流技术有机的结合能使工作流系统焕发出更大的活力。1 2 国内外研究现状目前工作流技术已经运用到制造业、银行、医院、保险公司、政府办公等多种行业和部门，企业对工作流的需求为工作流技术的发展提供了强大的动力。工作流技术的巨大潜在市场和广阔的应用领域吸引了世界上众多的研究机构和软件厂商。工作流研究项目在国内外许多大学和研究机构竞相开展，并取得了丰硕的成果，对工作流技术的发展做出了积极的贡献。目前对工作流的研究方向大致可以分为三个领域：1 对工作流理论基础的研究：包括工作流管理系统的体系结构、模型、哈尔滨t 程大学硕士学位论文定义语言等方面的研究；2 对工作流实现技术的研究：包括工作流的事务特性、先进软件技术的应用、工作流仿真等方面的研究；3 对工作流技术应用的研究：包括工作流实施技术在不同应用领域的应用方法、应用软件集成等方面的研究。目前，在国外成立了很多研究工作流技术的机构，致力于工作流技术和工作流管理系统产品的研究，取得了大量的研究成果。主要的研究项目有i b m 公司a l m a d e n 研究中心研究开发的基于持久消息队列的分布式工作流管理系统e x o t i c a f m q m ( f l o w m a r o nm e s s a g eq u e u em a n a g e r ) 、佐治亚大学计算机系研究开发的具有自适应能力的工作流管理系统m e t e o r( m a n a g i n ge n d t o e n do p e r a t i o n s ) 、基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统w i d e ( w o r k f l o wo ni n t e l l i g e n ta n dd i s t r i b u t e dd a t a b a s ee n v i r o n m e n t ) 、以及基于状态与活动图的工作流管理系统m e n t o r ( m i d d l e w a r ef o re n t e r p r i s e w i d ew o r k f l o wm a n a g e m e n t ) 2 1 。国内对工作流技术的研究相对较晚，但也取得了一定的成果。清华大学、浙江大学、国防科技大学、上海交通大学等高校都进行了一定的研究工作。清华大学的吴澄院士、范玉顺教授从工作流的理论基础、建模与仿真、工作流引擎的执行与效率分析等方面对工作流技术在c i m s 上的应用进行了研究。史美林教授对工作流的实现技术、异常处理及恢复等方面进行了研究嘲。上海交通大学的基于p e t r i 网的分布式工作流管理的研究们、浙江大学研制的工作流过程描述语言( w o r k f l o wp r o c e s sd e f n i t i o nl a n g u a g e ，w p d l ) 编译制导的工作流建模支撑平台都取得了良好的研究成果。经过工作流研究人员和工作流产品供应商十几年的不懈努力，工作流技术由最初的萌芽发展起来，并取得了相当的成果，当然也有一些不足：f 5 l( 1 ) 性能问题：大多数工作流产品无法满足企业每天处理上万个甚至每小时处理几千个业务的需求。( 2 ) 标准化程度差：不同的厂商所提供的工作流产品具有自己独立的一套工作流定义语言以及a p i 函数。各种产品难以兼容，不同的系统之间缺乏互操作的接口，使得用户有很多后顾之忧。( 3 ) 柔性问题：现有的工作流系统的过程模型基本上通过直接指定参与2哈尔滨t 程大学硕士学位论文者的方式进行定义，而一些企业的实际运作中常常对工作项执行人进行动态选派，对于这些需求现在的工作流系统都不能很好的给予支持。系统缺乏基本的自我学习能力，无法实现真正意义的自动化执行。移动a g e n t 技术的发展，给工作流技术的进一步研究完善带来了新的机遇。将这两种技术进行有机结合，以工作流管理为基础，以移动a g e n t技术为核心，将开发出具有良好前景的应用软件产品。目前已经有了基于移动a g e n t 的工作流技术的研究，不过该技术的发展还不够完善，有待于进一步的研究和探索。1 3 本文的研究内容工作流技术在现代企业信息化中扮演着越来越重要的角色，同时企业对工作流技术也提出了越来越高的要求。移动a g e n t 作为一种新兴的技术，它具有自主性、移动性、反应性、协作性、能动性、智能性，把移动a g e n t技术与工作流技术结合起来必将大大提高工作流的性能。本文以面向领域的零码平台项目为背景，设计实现了基于移动a g e n t 的工作流管理系统，并作为核心功能应用到平台上，满足了平台用户的需求。本文主要研究内容如下：1 通过对零码平台理论的学习和实践的分析，提出零码平台现有工作流执行服务系统存在的问题。2 通过对工作流相关知识尤其是工作流管理系统及参考模型的深入学习，结合移动a g e n t 技术及多a g e n t 系统知识设计了基于移动a g e n t 的工作流管理系统。3 提出了基于移动a g e n t 的工作流管理系统的体系结构和功能模块，实现了多移动a g e n t 在工作流管理系统中的功能，提高了工作流系统的柔性，更好的满足了工作流业务的需要，并为创造更复杂具有智能性的工作流奠定了基础。1 4 论文的组织结构论文的组织结构如下：第l 章：首先介绍了工作流在企业信息化中的地位与面临的问题，接哈尔滨t 程大学硕+ 学位论文着介绍了工作流技术的国内外研究现状，并列出了本文的研究内容和本文的内容结构框架。第2 章：介绍了工作流的相关理论，详细描述了工作流管理系统及参考模型的各部分功能。接着介绍了多a g e n t 系统的涵义，并重点介绍了其体系结构和系统的优点，可以看出多a g e n t 系统具有优良的性能和应用前景。接着介绍了移动a g e n t 技术知识和移动a g e n t 的支撑平台，重点突出了移动a g e n t 在灵活性和分布性方面的强大优势。第3 章：对工作流的建模概念和方法做了阐述，介绍了零码平台，重点对平台图形化定义语言进行了介绍与运用，并设计实现了工作流过程模型的定义。第5 章：提出了基于移动a g e n t 工作流管理系统的系统结构，分析了系统的具体运作流程和各个功能模块，对于系统实现中使用的关键技术进行了深入的阐述，接着分析了系统的几个核心模块的实现过程，最后演示了系统运行过程及其展现界面。最后的结论部分对本论文的研究成果进行了总结，并对工作流系统中存在的问题进行探讨，提出了后续扩展改进的几个方面。4一，哈尔滨t 程大学硕士学位论文第2 章工作流技术的相关概念工作流技术自产生后，就成为了国内外研究的热点问题，它为实现企业经营过程重组、经营过程自动化和过程优化及管理提供了方法和软件支持，本章将介绍要工作流技术的相关理论知识。2 1 工作流的定义及相关术语1 工作流的定义工作流从产生至今已经有2 0 多年的历史了，但是到目前为止各个研究机构和部门还没有对工作流的定义达成统一，不同的研究者和工作流产品供应商从不同的角度给工作流下了定义，以下给出几个具有代表性的定义：w f m c 给工作流下的定义是1 5 】：工作流是一类能够完全或者部分自动执行的业务过程，它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进行传递与执行。i b ma l m a d e n 研究中心给工作流下的定义是【6 】：工作流是业务过程的一种计算机化的表示模型，它包含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的应用程序等。清华大学范玉顺教授给工作流下的定义是 1 l ：工作流是一种反应业务过程的计算机化的模型，它是为了在先进计算机环境支持下实现业务过程集成与业务过程自动化而建立的可由工作流管理系统执行的业务过程。不同的研究机构和部门从不同的角度对工作流下了定义，虽然描述的语言不同，但对工作流的内涵认识一致，即工作流是用计算机的方法对企业的经营过程进行定义、描述、解释和执行，而工作流管理系统是实现上述功能的计算机软件系统。工作流能够实现企业经营过程的自动化，能够使经营过程中的各个步骤、各个活动依照定义好的顺序依次执行，从而高效地实现经营过程的预期目标【7 】。工作流作为实现企业经营过程的手段，不但要实现具体的功能，而且要能够表述经营过程的相关内容，如：要实现的业务过程是什么( 组成任务哈尔滨 程大学硕七学位论文和活动，即结构的定义) 、怎样实现( 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) 、由谁来实现( 人或者计算机应用程序，即组织角色的定义) 、完成的效果如何( 由工作流管理系统监控) 1 1 】。2 工作流的相关术语工作流技术中包含很多的基本概念和术语。图2 1 列出了与工作流有关的一些术语及其之间的相互关系【8 】。包括图2 1 工作流有关术语及其关系图业务过程( b u s i n e s sp r o c e s s ) ：企事业单位为了实现既定的目标，在部分或者全部组织机构和人员的参与下，在参与者和组织机构之间进行文档、信息、任务的传递或处理而进行的一组相关的过程或活动。过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) ：业务过程的形式化表示，即对业务过程的建模，是对过程运行中涉及到的各种参数进行描述，如活动和活动之间的关系、过程开始、执行和结束的规则、工作环节之间的控制流与数据流关系等。过程定义是工作流设计的重要一步，一个定义优良的模型应该有较强的描述能力，易于使用、修改以便能够适应不断变化的工作环境的需求，并能够适用于不同的产品。活动( a c t i v i t y ，也称为步、任务、过程元素) ：完成业务过程中一个逻辑步骤的工作的描述，是过程执行中可被工作流引擎调度的最小工作单元，6哈尔滨t 程人学硕士学位论文要求有人或计算机来支持过程的执行。根据是否支持计算机自动化或是否需要人工完成某些任务，活动可以分为人工活动和自动活动。人工活动( m a n u a la c t i v i t y ) ：不支持自动执行，而借助手工实现的活动。自动活动( a u t o m a t e da c t i v i t y ) 必须借助计算机才能实现的活动。实例( i n s t a n c e s ) ：运行中的一个过程或活动，是过程定义或活动定义的一次实例化。每个实例表示过程或活动执行的一个线程，实例之间是独立的，具有内部状态和外部可视的标示符，可被外界通过实例标识进行访问。其中实例又可以分为过程实例( p r o c e s si n s t a n c e s ) 和活动实例( a c t i v i t yi n s t a n c e s ) ，其中过程实例是一个过程的单个执行表示，活动实例是一个过程实例中的活动的表示。工作项( w o r ki t e i n ) ：指处于就绪状态、等待参与者处理的工作。调用的应用( i n v o k e da p p l i c a t i o n ) ：在活动实例执行过程中，由工作流引擎调用的计算机工具或应用。2 2 工作流管理系统2 2 1 工作流管理系统简介w f m c 给工作流管理系统下的定义是：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，并按照在计算机中预定义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行。在传统的信息系统中，过程管理和应用软件没有进行区别，过程管理被隐藏在信息系统中，系统更多的是进行信息的处理。而在面向业务过程的信息处理系统中，人们把系统分割成两个部分：一个是支持特定业务过程的执行，即应用软件；另一个是处理业务过程的管理，即工作流管理系统。而工作流管理系统的功能是与工作流参与者进行人工交互，按照计算机中预先定义好的工作流逻辑推进工作流实例的运行，监控工作流实例的执行。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围比较大、环境比较复杂而已，所以也有人称工作流管理系7哈尔滨工程大学硕十学何论文统是业务操作系统( b o s b u s i n e s so p e r a t i n gs y s t e m ) 。虽然不同的工作流管理系统在应用范围和实施方式上有所差异，但它们一般都提供了三个基本的功能【。】，如图2 2 给出了三个功能之间的关系：( 1 ) 建立阶段的定义功能：完成业务过程和相关活动的定义和建模工作，并将它们转化成计算机可处理的形式。( 2 ) 运行阶段的控制功能：在工作流过程实例的执行过程中，执行工作流过程，控制每个过程中活动的执行顺序，并完成活动的具体调度功能。( 3 ) 运行阶段的人机交互功能：完成过程实例执行过程中用户与软件应用工具之间的交互。图2 2 工作流管理系统的功能关系2 2 2 工作流管理系统的参考模型不同的工作流产品在术语的定义和使用、系统结构的设计、与应用之间的接口规范等方面都存在较大的差异，导致了无法有效实现各种产品之间、产品与其他应用之间的集成和互操作。因此，不论是从用户的角度来讲，还是从开发者的角度来讲，都需要一个通用的标准，按照标准来进行工作流管理系统的开发，这个标准应该从系统结构、术语使用、接口实施哈尔滨j i ：稃大学硕十学位论文等方面提供标准化与规范化的定义，并以此为基础实现不同工作流产品之间的互操作，方便工作流产品与其它应用系统的集成。1 9 9 4 年1 1 月，w f m c 提出了工作流管理系统的参考模型r i o ，如图2 3所示。参考模型详细的描述了工作流系统的相关概念，并在此基础上描述了组成工作流系统的各个模块的功能，以及各个模块之间的接口定义。工作流系统参考模型已经成为设计工作流系统结构时应遵循的设计标准。图2 3 工作流参考模型该参考模型在逻辑上把过程、活动控制逻辑与应用工具和最终参与者的任务分开。这样使得制订广泛的工业标准，或者将参与者专用的应用工具集成到特殊的工作流应用程序中变得可能。1 各组成部分【1 1 1( 1 ) i 作流执行服务( w o r k f l o we n a c t m e n ts e r v i c e s )工作流执行服务是由一个或若干个工作流引擎组成的软件服务环境，并且通过这些工作流引擎为工作流实例和活动的执行提供运行环境，主要功能是读取工作流的定义，根据过程定义信息来创建、管理和执行工作流实例，解释并使部分或整个过程定义处于活动状态，同时与处理各活动所需要的外部资源( 包括应用程序) 进行交互。工作流执行服务可以是集中式的也可以是分布式的。工作流执行服务的主要功能可以具体概括为：解释过程定义信息，为9一一哈尔滨t 程大学硕十学何论文过程和活动的执行进行导航，根据过程实例的运行状况调度过程中的各活动，为参与者分配任务，提供各种接口与外部资源进行交互，监控活动的运行状况等。( 2 ) m 作流引擎( w o r k f l o we n g i n e )工作流引擎负责工作流执行服务中部分或全部运行控制，是一个为工作流实例提供运行执行环境的软件服务，是工作流执行服务的核心部件。它主要提供以下功能：解释过程定义，控制过程实例的创建、激活、挂起、终止，在过程活动间导航，包括串行或并行操作、权限设置、工作流相关数据的解释，通知和停止相关成员，提供支持用户操作的各种接口，维护工作流控制数据和工作流相关数据，为应用和用户传递工作流相关数据，提供一个用于调用外部应用和连接工作流相关数据的界面，监督活动用以控制、管理和监督。( 3 ) 过程定义工具( p r o c e s sd e f i n i t i o nt o o l s )过程定义工具既可以是简单地规定用户间信息传输的一组路由命令，也可以是形式化的过程定义语言或对象关系模型。其主要功能是给用户提供一种对实际业务流程进行分析、建模的手段，并生成可被计算机处理的业务流程的形式化描述( 过程定义) 。业务流程的建模和活动设计的最终结果是一种过程定义，它可以在运行时被执行服务中的工作流引擎解释。过程定义包括了所有能使过程被运行服务软件执行的必要信息。包括过程开始和完成的条件、活动、活动间的导航的规则、用户需要承担的任务、需要被参考的工作流相关数据，以及可能被调用的应用等等。随着工作流工具的不断完善，过程模型定义工具又扩展了包括对企业资源进行分类建模的工具和验证模型功能的分析工具。( 4 ) 管理及监控工具( a d m i n i s t r a t i o n & m o n i t o r i n gt o o l s )工作流管理和监控工具能够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，并监视工作流在整个组织内的流转状况。通过工作流管理工具，管理员可以建立、设置和优化工作流管理系统中的各个软件，还可以获得目前各个工作流实例的运行情况报告，并干预实例的运行、启动、挂起、恢复和终止过程实例。( 5 ) 客户应用程序( c l i e n ta p p l i c a t i o n )1 0哈尔滨 程大学硕七学位论文工作流管理系统通过给用户提供工作列表，使用户完成工作流程中需用户完成的相应任务。工作列表中包含当前需要该用户处理的所有任务，一个工作列表包含的工作项可以联系一个过程的几个不同的活动，或者单个的工作项可以来自几个不同过程。工作列表由工作列表管理器来保存，一个工作列表管理器可以在几个不同的工作流引擎和几个不同的执行服务之间交互，工作列表管理器可以作为工作流管理系统的一部分由工作流产品提供，也可以由用户自己编写。客户应用程序和工作流引擎的交互是通过含有工作列表( w o r k l i s t ) 概念的接口进行的。工作列表用于分配工作项，工作流引擎可以访问这些工作项。在工作流管理器和工作流引擎之间要交换应用全名和地址信息。在这种情况下，工作流客户应用程序也要从应用接口( 接1 23 ) 执行一些函数，以便获得必要的信息。( 6 ) 被调应用( i n v o k e da p p l i c a t i o n )工作流管理系统运行时要用到的应用可能存在于一个异构产品环境中，系统不可能有足够的逻辑功能去理解怎样调用所有的应用。这就要求系统能把应用工作流相关数据转换为一种通用格式和编码，或者转换到个人应用环境。许多工作流管理系统处理这个问题时，对应用的范围都有一定的限制。被调应用程序是指在过程实例的运行中工作流执行服务调用的、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，如类型等。2 五大接口【1 2 】接口一是工作流服务和建模工具的接口，它为在不同物理或电子介质之间传递过程定义的信息提供了交互形式和a p i 调用；接口二是工作流服务和客户应用之间的接口，定义了通信建立、工作流定义操作等功能；接口三是工作流机和直接调用的应用程序之间的接口，激活应用程序的a p i函数应覆盖的几个方面的功能；接口四是工作流管理系统之间的互操作接口，完成工作流执行服务之间需要提供的大量的a p i ，实现互操作；接口五是工作流服务和工作流管理工具之间的接口，主要实现对工作流的管理和监视。由上可知，工作流参考模型中对工作流管理系统的基本功能和主要模哈尔滨： 程大学硕十学位论文块进行了详细的说明和划分，明确了工作流管理系统主体框架图和核心模块，不但便于用户对市场上的工作流产品进行评价，也为工作流厂商提供了开发和协作的基础，从而促进了工作流技术的发展，加快了工作流产品的应用和普及，统一了工作流概念。2 3 多a g e n t 系统a g e n t 起源于人工智能领域，而多a g e n t 系统和移动a g e n t 又是在a g e n t的基础上提出来的。目前，对于a g e n t 的研究也多集中于这两个方向，它们的产生扩展了单个a g e n t 处理事务的功能，同时它们广泛地应用于其它领域，有利于这些领域技术的发展和完善。2 3 1 多a g e n t 系统的涵义研究者们从人类社会的组织形式中受到了启发，提出了多a g e n t 的概念，因为单个的a g e n t 的知识、计算资源及求解问题的能力等毕竟是有限的，并仿照人类社会的组织形式，将单个的a g e n t 按一定的组织结构组织起来，形成了多a g e n t 系统( m a s ，m u l t i a g e n ts y s t e m ) 。m a s t l 3 l 实际上就是由多个a g e n t 组成的系统，它扩展了单个a g e n t 解决问题的能力，这些a g e n t 可以并行工作，分别代表了某种环境下的实际或虚拟的自治实体，常常具有不同的问题求解方法、知识和能力、不同的结构( 异构性) 、不同的实现方法和不同的目标，按照事先约定的语言和协议进行通信和合作。m a s 的主要目的就是通过模拟人类社会系统的动作机制来提高计算机系统解决复杂问题的能力。这就好像有许多复杂而巨大的任务，一个人无法完成，单个的a g e n t 也没有足够的能力来解决这些问题，因此需要有多人合作共同完成，需要多个a g e n t 进行分工协作，提高整个系统解决问题的能力，从而使该任务得以完成。此外，由于多个a g e n t 会有不同的知识，不同的求解方法等，它们的合作可以克服单个a g e n t 知识不全、处理能力不强的缺点。m a s 是由多个a g e n t 及其所处的环境构成的。单个a g e n t 的结构对m a s 有很大的影响。m a s 就是这些单个的a g e n t 按照一定的规则联合起来，相互服务、互相协同，共同实现某些较为复杂的目标。1 2哈尔滨t 程大学硕十学位论文2 3 2 多a g e n t 系统的体系结构关于m a s 体系结构的研究是m a s 理论中处于核心的问题。本节就着重介绍下m a s 的体系结构。m a s 的体系结构是指多a g e n t 系统中a g e n t间的信息关系、控制关系、交互协作方式以及问题求解能力的分布模式，是结构和控制的有机结合，是提供a g e n t 活动和交互的框架。多a g e n t 系统有三种基本结构【1 4 】：l 、集中式结构的多a g e n t 系统集中式结构将多a g e n t 系统分成多个组，每组采取集中式的管理，即每组都有一个具有全局控制的a g e n t ，通过它来实现每一个组a g e n t 合作的局部控制，而整个系统也采用同样的方式对各成员组进行管理。集中式结构能保持系统内部信息的一致性，实现系统的管理、控制和调度较为容易。缺点是随着各a g e n t 复杂性和动态性的增加，控制的瓶颈问题也愈加突出：一旦控制局部或全局区域的管理a g e n t 崩溃，将导致整个区域或系统崩溃。2 、分布式结构的多a g e n t 系统分布式结构中各a g e n t 或a g e n t 组无主次之分，处于平等地位。各a g e n t或a g e n t 组之间任务的划分和分配、共享资源的分配和管理、冲突的协调、行为的一致性等，都是在遵循可能的社会规则和合作机制的基础上，由各a g e n t 通过彼此的相互作用和对所处环境的感知，运用其自身的知识进行合理地判断和推理从而做出决策来实现。这种结构的优点是增加了灵活性、稳定性，控制的瓶颈问题也能得到缓解，但由于每个a g e n t 组或a g e n t 的运作受限于局部和不完整的信息，很难实现全局一致的行为。3 、混合式结构的多a g e n t 系统混合式结构一般是由集中式和分布式两类结构组成，它包含一个或多个管理服务机构，此机构只对部分成员a g e n t 以某种方式进行统一管理，其它成员之间是平等的，它们的所有行为由自身做出决策。此种结构平衡了集中式和分布式两种结构的优点和不足，适应分布式m a s 复杂、开放的特性，因此是目前m a s 普遍采用的系统结构。哈尔滨丁程大学硕十学位论文2 3 3 多a g e n t 系统的优点多a g e n t 系统具有以下优点i t s l ：( 1 ) 通过a g e n t 之间相互通讯，彼此协调，可以并行地求解问题，同时能够解决不完全的、不确定的问题，因此，能有效提高问题求解效率。( 2 ) 通过a g e n t 之间的相互合作，多a g e n t 系统不仅改善了每个a g e n t的基本能力，降低了单个a g e n t 求解问题的复杂性，而且可以从a g e n t 之间的交互中研究在由多个a g e n t 组成的社会群体是如何协作来求解给定的问题的。( 3 ) 易于伸缩，易于扩展，因为多a g e n t 系统是一个分布式系统，具有良好的模块性，设计灵活简单，降低了系统的复杂性，能有效降低系统构造成本。( 4 ) 多a g e n t 系统不仅基于a g e n t 之间的互操作和合作，而且注重“遗产”信息资源的利用。因此，不仅可以协同解决大规模复杂问题，而且可以保护用户投资，减少开发费用( 5 ) 应用范围扩大。多a g e n t 技术打破了当前知识工程领域中仅使用一个专家系统的限制，在m a s 中，不同领域、同一领域不同的专家系统可以协作求解单一专家无法解决或无法很好解决的问题。2 4 移动a g e n t 技术2 4 1 移动a g e n t 概述移动a g e n t v e l 是一种分布式网络计算模式，能高效地利用网络中海量的数据、信息、资源，2 0 世纪9 0 年代初g e n e r a lm a g i c 公司在推出其商业系统t e l e s c r i p t 时第一次提出了移动a g e n t 的概念，是a g e n t 技术与分布式技术相结合的产物，它使得a g e n t 技术有了动态性和分布式计算的特点，是科技发展的必然产物。移动a g e n t 简单地说就是具有移动性的智能a g e n t 。它是一个代替人或其它程序执行某种任务的程序，它能在复杂的异构网络系统中的各个节点之间自主移动，该程序能够选择何时、何地移动。在移动时，该程序可以