（机械设计及理论专业论文）工作流建模工具的研究及其在船厂的应用.pdf

哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘要 工作流管理技术是实现业务过程重组 过程管理与过程自动化的核心技 术 是实施先进制造战略的客观需求 其主要特点就是采用计算机技术 使 业务流程部分或全部自动化 工作流建模就是将实际的经营过程描述成计算 机可处理的形式化表示 它是工作流管理技术研究的基础 基于目前工作流 研究现状 本文研究的内容侧重在组织模型及其与过程模型的集成 包括 建立组织元模型 实现可视化过程和组织建模工具和开发基于x m l 的组织模 型定义 工作流模型包括过程模型 组织模型 资源模型和数据模型 过程模型 部分基于w f 淝的过程定义规范 组织模型部分是本文研究重点之一 本文提 出的组织元模型分为部门 职位 职员 角色和工作组模型 每个子模型表 示企业组织结构的一个方面 模型之间相互关联 有机集成 从而描述企业 复杂的组织结构 工作流建模工具以j a v a 技术作为开发平台 能使用户以自然的方式可视 化地创建工作流模型 在图形化的过程建模工具中 通过节点属性窗口 可 以方便地定义活动的基本属性 并支持过程模型的基本语法校验 在图形化 的组织模型中 以树形控件直观表示模型的纵向关系 通过节点属性来关联 其它予模型元素 为了便于互操作 过程模型和组织模型均使用x m l 格式定义 与工作流 管理联盟的过程定义标准兼容 而且能很好地描述本文提出的过程建模高级 特性 为验证有效性 开发了完整的组织模型定义x m ls c h e m a 船舶工业是现代工业的缩影 是一个国家技术水平的标志 工作流技术 作为一种面向业务过程的技术 是同化企业复杂信息环境 实现业务流程自 动执行的实现技术 针对船舶工业中信息系统孤岛问题 工作流技术是一个 可行的解决方案 本文对此作了尝试 关键词 工作流 过程模型 组织模型 建模工具 x m l 哈尔滨工程大学硕士学位论文 a b s t r a c t w o r k f l o wm a n a g e m e n tt e c h n o l o g yi sc o n s i d e r e da st h ec o r et e c h n o l o g yt o p r o v i d ep o w e r f u ls u p p o r tt ob 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 p r o c e s sm a n a g e m e n t a n dp r o c e s sa u t o m a t i z a t i o n i t sm a i nc h a r a c t e r i s t i ci st h a tm a k e sb u s i n e s sp r o c e s s a u t o m a t e d w h o l l yo rp a r t i a l l y b yu s i n gc o m p u t e rt e c h n o l o g y t h eb a s i c r e q u i r e m e n tf o rw o r k f l o wm o d e l i n gi st h a tt h ep r o c e s s e sa r em o d e l e di nas i m p l e a n dv i r t u a lw a y s oa c t u a lb u s i n e s sp r o c e s sc a nb ee x p r e s s e db yc o m p u t e r b a s e d o nt h er c s e a r c ho fw o r k f l o wc u r r e n t l y t h i sp a p e rf o c u so no r g a n i z s a t i o n a lm o d e l a n dt h ei n t e g r a t i o nw i t hp r o c e s sm o d e l i nt h ep a p e r ar e f e r e n c er e c t a m o d e lf o r o r g a n i z a t i o n a ls t r u c t u r ei sp r o p o s e d a n daf o r m a lo r g a n i z a t i o nd e f i n i t i o no nx m l i sa l s op r e s e n t e d b a s e do nt h i sm o d e l av i s u a lp r o c e s sa n d o r g a n i z a t i o nm o d e l i n g t o o li sd e s i g n e d t h ew o r k f l o wm e t a m o d e lc o n s i s t so ff o u rc o m p o n e n t s n a m e l y p r o c e s s m o d e l o r g a n i z a t i o nm o d e l i c s o u r c em o d e la n dd a t am o d e l t h ep r o c e s sm o d e li s b a s e do nt h es p e c i f i c a t i o n sp r o p o s e db yw f m c t h i sp a p e re m p h a s i z et h e o r g a n i z a t i o n t h er e f e r e n c om e t a m o d e lf o ro r g a n i z a t i o n a ls t r u c t u r ei sc l a s s i f i e d a sd e p a r t m e n t p o s i t i o n e m p l o y e e r o l ea n dw o r k g r o u ps u b m o d e l o n es u b m o d e d e s c r i b ee n t e r p r i s es t m c t u r c sf r o mo n ev i e w p o r ta n dt h e yr e l a t ee a c ho t h e r w h i c h l e a dt ot h a tt h eo r g a n i z a t i o nm o d e lh a v ea b i l i t yt od e s c r i b ec o m p l e xe n t e r p r i s e s t r u t t u r e s t h ew o r k f l o wm o d e l i n gt o o li sd e v e l o p e di nj a v al a n g u a g e a n du s e rc a n c r e a t ew o r k f l o wi nan a t u r a la n dv i s u a lw a y a st h ep r o c e s sm o d e l i n gt o o l u s e r c a nd e f m em a n yb a s i cp r o p e r t i e so fa c t i v i t yb yd i a l o g s a n dt h et o o lp r o d d e s g r a m m a rv e r i f i c a t i o nf o rp r o c e s sm o d e l a st h eo r g a n z a t i o nm o d e l i n gt o o l t h e m o d e li sv i s u a l i z e db yt r e e sa n dt h er e l a t i o ni sc o n t r o l e db yt h ep r o p e r t i e so fn o d e t h ew h o l ep r o c e s sa n do r g a n i z a t i o nm o d e li sd e f i n e db ye x t e n s i b l em a r k u p l a n g u a g e x m l w h i c hi sc o m p a t i b l ew i t hw f m c ss p e c i f i c a t i o n so fp r o c e s s 哈尔滨工程大学硕士学位论文 d e f i n i t i o na n de l i m i n a t et h eb a r r i e ro fd a t as h a r i n gb e t w e e nd i f f e r e n tw o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m s i no r d e rt os t a n d a r d i z et h ex m ld e s c r i p t i o no fo r g a n i z a t i o n d e f i n i d o n w ed e v e l o pt h ex m ls c e h m ao fx m ld o c u m e n tt oe n s u r et h e v a l i d a t i o no ft h eo r g a n i z a t i o nd e f i n i t i o n t h es h i p b u i l d i n gi n d u s t r yi st h ew i n d o wo fm o d e mi n d u s t r ya n di n d i c a t e st h e t e c h n o l o g yl e v e lo fc o u n t r y a sao r i e n t e d p r o c e s st e c h n o l o g y w o r k f l o wc a n r e s o l v et h e i n f o r m a t i o ns y s t e mi s l a n d p r o b l e mi ns h i p b u i l d i n ge n t e r p r i s e s i n t h i s p a p e r w e 1 1m a k eaa t t e m p ta b o u ta p p l y i n gw o r k f l o w i n s h l p b u i l d i n g e n t e r p r i s e s k e y w o r d s w o r k f l o w p r o c e s sm o d e l o r g a n i z a t i o n a lm o d e l m o d e l i n gt o o l x n 儿 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 献的引用已在文中指出 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 曰期 石移年 月彬日 哈尔演工程大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题的研究背景及意义 1 1 1 课题的研究背景 自2 0 世纪7 0 年代以来 世界市场已经由传统的相对稳定逐步演变成动 态多变的市场 企业之间的竞争也由过去的局部竞争演变为全球范围内的竞 争 同行业之间 跨行业之间相互渗透 相互竞争日趋激烈 竞争的同时 企业所面临的社会 经济 制造环境与客户需求也发生了巨大的变化 为了 摆脱这一困难 必须为企业寻求新的经营理念 在2 0 世纪8 0 年代工作流管理技术的出现和发展 迅速满足了企业组织 结构重组与先进制造战略实施的客观需求 对企业利用工作流方法进行业务 过程建模和深入分析 不仅可以规范企业的业务流程 发现业务流程中不合 理的环节 从而对企业的业务过程进行优化重组 而且所建立的业务过程模 型本身就是企业非常重要的知识库和规则库 可以成为指导企业实施计算机 管理信息系统的模型 因此 工作流技术的研究对促进企业管理的规范化和 信息化有重要的现实意义 进入9 0 年代 随着计算机的普及 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 s 体系结构 分布式处理技 术 c o r a a w w w o l e j a v a 的日益成熟 都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f i j 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 t 哈尔滨工程大学硕士学位论文 c o a l i t i o n w r m c 于1 9 9 3 年成立 它的成立标志着工作流技术在计算机应用 研究领域之中被明确地划分出了自己的 席之地 相应的概念与术语也得到 了人们的承认 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 更多 更新的技术被集成进来 文件管理系统 数据 库 电子邮件 移动式计算 i n t e r a c t 服务等都已被容纳到工作流管理系统之 中 市场上工作流产品极大丰富 据统计 1 9 9 7 年市场上约有7 0 多种工作 流产品在相互竞争 多家供应商纷纷看好这块渐趋热点的r i 市场 1 9 9 7 年 工作流产品的市场增长率超过3 5 而且随着计算机技术的发展 工作流产 品的供应商又及时地将新的技术融入工作流中 提高产品性能 使工作流技 术得到不断的完替 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 s r 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 s p r o c e s s a u t o m a t i o n b p a 的一种手段 工作流技术的研究日益受到学术界与企业界的重视i z 1 1 2 课题研究的意义 分析船舶制造企业特点 它属于资金密集 劳动力密集 设备密集 信 息密集的机械制造企业 涉及专业面广 覆盖高 精 尖技术领域 改革开 放以来 我国船舶工业引进消化吸收世界先进技术的基础上 大力开发自己 的名牌产品 走出了引进 出口 创新 再出口的科技创新之路 造船产量 从8 0 年代初世界第1 7 位提高到第3 位 造船质量达到国际先进水平 尽管 我国船舶工业取得了长足的发展 但在船舶设计和建造技术水平上与日 韩 国等先进造船国相比仍有很大差距 主要反映在l a 1 船型开发和船舶设计技术方面 真正属于我们自己开发设计的船型 大多数都是普通船型 高技术 高附加值船型少 船舶设计技术 设计手段 也较为落后 设计周期长 如我们设计大型船舶的船体重量 比国际先进造 船国家设计的船体熏1 0 0 0 多吨 2 大岛船厂一座船台年建造1 2 艘船舶 而我国的船台平均只能建造2 6 艘船舶 船台利用率仅为日本2 0 2 5 人均造船产量只为日本的8 韩 国的1 7 3 我国国产设备装船率3 8 韩国国产设备装船率达到8 5 左右 日本 达到9 7 8 哈尔滨工程大学硕士学位论文 可以看出 要实现国家发展和改革委员会制定的长远规划 把中国打 造成为世界第一造船大国一 中国的船舶行业肩负的责任重大 面对的困难 艰巨 必须寻求一条符合现代造船模式的新道路 借鉴日本 韩国等造船发 达国家的成功经验和现代造船模式的发展规律 必须对船舶制造企业进行信 息化改造以提高船厂的市场竞争力 国内的船厂正在逐步认识到信息化建设 的重要性 很多企业 如沪东中华船厂 广船国际等 甚至已经从信息化建 设中尝到了甜头 如广船国际在开发使用g s i a 址f q 气m 系统 成功设计 制造了多艘万吨级船舶产品 并取得显著的经济效益棚 从总体形势看 信息技术虽然在设计 制造和管理诸方面均有应用 但 是各个系统往往是各自孤立的信息孤岛 异构系统还不能并行操作 如何切 实有效地解决这些问题 是提高我国船舶行业信息化程度的重点之一 工作 流技术作为一种面向业务过程的技术 是同化企业复杂信息环境 实现业务 流程自动执行的实现技术 通过为企业经营过程进行工作流建模 把相关的 人员 各个孤立的分系统以企业经营目标紧密联系起来 并在工作流管理系 统上执行 实现信息流畅 准确地在企业各个部门 或人员 之间传递 从 而高效完成经营目标 实现信息集成 可见 工作流技术在船舶企业中具有 很大的应用价值 本文基于以上思想 将工作流技术应用于船厂做一个尝试 1 2 工作流技术概述 随着对工作流产品需求的不断扩大 许多公司纷纷推出了不同的工作流 产品 但是由于工作流管理技术与产品缺乏统一的标准 这些不同的工作流 产品从术语的定义和使用 系统结构的设计到与应用之间的接口规范上都存 在较大的差异 导致这些产品之间 产品与其它应用之间的集成十分困难 不同工作流管理系统之间不能互操作这种情况给开发商和用户都带来了很大 的不方便 也在一定程度上阻碍了工作流管理系统的推广和发展 为了能够 更好的支持企业经营过程建模 分析和实施 适应世界市场的多元化趋势 需要建立工作流管理系统的相关标准和规范 为迎合市场需求 国际上成立 了 工作流管理联盟 简称w f m c 的国际组织 它提出了有关工作流系 统的一些规范 这些规范为实现工作流技术的标准化和开放性起了重要作用 哈尔滨工程大学硕士学位论文 有关文档可参看工作流管理联盟网站 h t t p w w w w f i n c o r g 本节的许多术语 和定义引用了工作流管理联盟的规范内容 1 2 1 工作流的有关定义 1 2 1 1 工作流定义 不同的研究者和工作流产品供应商从不同的角度给出了工作流的定义 以下给出两个具有代表性的定义 它们分别从不同的角度对工作流概念进行 了描述 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问 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 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 但1 国家c i m s 工程技术研究中心的定义川 工作流是一种反映业务流程的计算机化的模型 是为了在先进计算机环 境支持下实现经营过程集成和经营过程自动化而建立的可由工作流管理系统 执行的业务模型 此外 i b ma l m a d c n 研究中心l q g i g ag r o u p l 9 l g c o r g a k o p o u l o s l l 噶争机构 也提出了一些具有参考意义的定义 这些工作流定义基本上都是用非形式化 语言对工作流所进行的描述 虽然表示方式略有不同 但是基本上都说明了 这样一个问题 即工作流是企业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 工作流作为经营过程的实现技术 它反映了 企业经营过程的以下几个方面 即经营过程是什么 怎么做 由谁来做 做 得怎样 因此 工作流主要是用来描述经营过程的 一个工作流可以简单地 看成企业的一个具体经营流程的抽象或图示化表示 1 2 1 2 工作流管理系统定义 在明确了工作流基本概念的基础上 进一步理解工作流管理系统的定义 以下是国内外两个具有代表性的定义 1 工作流管理联盟的定义 6 l 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 在计算机中预先定义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行 国家c i m s 工程技术研究中心的定义m 哈尔派工程大学硕士学位论文 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 1 1 1 需要注 意的是 工作流管理系统不是企业的业务系统 类似单个计算机上的操作系 统 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 故也被 称为业务操作系统 b u s i n e s so p c r a t i o ns y s t e m b o s u q 工作流实现的目标 就是使企业中大量的基于知识与规则的任务能够相互协调一致 高效运作 在正确的时间能够将正确的信息传递给正确的人 从而完成正确的业务流程 1 2 2 工作流管理系统的功能与实施 工作流管理系统可以根据经营过程以及组成活动的复杂程度 采用不同 的实施方式 在实施方法中 所应用的信息技术 通信技术和支撑系统结构 会有很大的差别 但从比较高的层次上来抽象地考察工作流管理系统 可以 发现工作流管理系统还是具有很多共同的特性 一般都提供三种功能 图1 1 工作流管理系统特性 1 建立阶段功能 主要考虑工作流过程和相关活动的定义和建模功能 哈尔滨工程大学硕士学位论文 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 成每个过程中活动的排序和调度功能 3 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r r 应用 工具之间的交互 图1 1 给出了工作流管理系统三个主要功能之间的关系 同工作流管理系统的三个功能相对应 工作流管理系统在实际系统中的 应用一般分为三个阶段 即模型建立阶段 模型实例化阶段和模型执行阶段 如图1 2 所示 在模型建立阶段 通过利用工作流建模工具 完成企业经营 过程模型的建立 将企业的实际经营过程转化为计算机可处理的工作流模型 模型实例化阶段 给每个过程设定运行所需的参数 并为每个活动分配所需 的资源 包括设备 人员 应用 模型执行阶段 完成经营过程的执行 在 这个过程中重要的任务是完成人机交互和应用的执行 并对过程与活动的执 行情况进行监控与跟踪 图1 2 工作流管理系统实施阶段 1 2 3 工作流参考模型 根据工作流管理联盟的定义 工作流参考模型是工作流管理系统的架构 性描述 明确系统的重要接口 图1 3 为w f m c 提出的工作流参考模型的体 系结构图 该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 b 哈尔滨工程大学硕士学位论文 接口 它能够满足工作流管理系统和产品该具有的主要功能特征 可为工作 流产品之间的互操作提供公共的基础 组成工作流管理系统的每个功能部件 可以在不同的软硬件平台上采用不同的方法实现 每个接口也可以在不同的 软硬件平台上采用不同的设计技术和编程语言进行编程 图1 3 工作流管理系统的体系结构图m l 从图1 3 可以看出 工作流管理系统由三类构件组成 分别是 1 软件构件 完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现 2 系统控制数据 工作流管理系统中的一或多个软件构件使用的数据 3 应用和应用数据 对于工作流管理系统来说 它们不是工作流管理系 统得组成部分 而是属于外部系统和数据 被工作流系统调用来完成楚个和 部分工作流管理的功能 图1 4 为w t m c 提出的工作流参考模型 该参考模型有六部分组成 分 别是工作流模型与建模工具 工作流机与工作流执行服务 管理监控工具 客户应用 外部应用 工作流a p i w o r k f l o wa p i w a p i 与接口 下面对 这些作简要介绍 哈尔滨工程大学硕士学位论文 z m l i i ii i z o i i i 图1 4 工作流参考模型h m 1 工作流模型及建模工具 工作流模型包含了描述一个能够由工作流执行服务软件系统执行的过程 所需要的所有信息 关于模型描述将在第二章作更为详细的介绍 工作流建模工具则以计算机能够处理的形式进行过程的定义 输出一个 能被工作流机解释并执行的过程定义 不同的工作流产品其建模工具输出模 型的存储格式是不同的 图x 4 参考模型中接口1 的定义不仅是为了实现工 作流的定义阶段和运行阶段的分离 使用户可以分别选择建模工具和工作流 执行的软件产品 而且是为了使不同的工作流产品能够实现协作运行 从而 为过程定义的执行提供良好的运行服务环境 因此 不同的建模工具可以有 其内部的模型描述格式 但必须确保能向标准格式转换 输出x p d l 或w l i l 语言描述的过程定义 2 工作流机与工作流执行服务 工作流执行服务是工作流管理系统的核心 是企业经营过程的任务调度 器 在某种程度上还是企业资源分配器 企业的业务过程在它的管理 监控 和调度下运行 哈尔滨工程大学硕士学位论文 工作流执行服务由 个或多个工作流机 又称为工作流引擎 w o r k f l o w e n g i n e 组成 在分布环境下由多个工作流机组成 它提供了过程实例的运 行环境 主要功能包括 实例化及执行过程模型 为过程和活动的执行进行导 航 与外部资源交互完成各种活动 维护工作流控制数据和工作流相关数据 工作流机是工作流执行服务的核心 主要完成工作包括 对过程定义进 行解释 控制过程实例的状态转换 提供支持用户操作的接口 提供激活外 部应用程序和访问工作流相关数据的接口 提供控制管理和监督工作流实例 执行情况的功能等 3 客户端功能 客户端功能是指用户操作工作流管理系统分配的任务或者活动的功能 它由工作流任务表管理器和用户操作共同完成 工作流任务表是指分配给一 个特定用户 或一组用户 处理的有任务项组成的队列 工作流任务表管理 器是一个软件模块 它负责管理工作流任务表 并完成与最终用户的操作进 行交互 4 工作流执行服务之间的互操作性 通过定义一个标准 使得不同厂商提供的工作流产品能够协同工作 整 个系统能够无缝地在各个产品之间传递任务项 实现应用集成 工作流管理 联盟在互操作性上的工作集中在提供一系列互操作的场景 从简单的任务传 递到传输整个工作流过程模型和工作流参考数据 5 系统管理和监控工具 工作流系统管理和监控工具能够对工作流在整个组织内的流动状况进行 监控 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 6 w a p i 与接口 工作流参考模型中定义了五类接口 分别是 1 接口l i n t e r f a c e1 工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 2 接口2 i n t e r f a c e2 工作流服务和客户应用之间的接口 约定所有客 户方应用与工作流服务之间的功能操作方式 3 接口3 i n t e r f a c e3 工作流机和直接调用的应用程序之间的接口 哈尔滨工程大学硕士学位论文 4 接口4 i n t e r f a c e4 工作流管理系统之间的互操作接口 5 接口5 i n t e r f a c e5 工作流服务和工作流管理工具之间的接口 w a p i 是一组工作流应用编程接口函数及其相应的数据交换格式 通过 调用这些接口函数可以完成工作流联盟定义的五类接口的功能 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格式 它们是 1 a p i 调用 完成连接建立 过程控制与监控 活动管理 数据处理操 作 任务表 任务项处理操作 用户 角色 资源管理等功能 数据交换函数 数据交换格式的定义与转换函数 能够满足过程数据 传递和工作流相关数据传递的需要 1 3 国内外工作流的研究概况 尽管经过工作流产品供应商与工作流研究人员几十年的不懈努力 工作 流技术由最初的萌芽逐步发展起来 并取得了相当大的成果 但是从工作流 得实际应用情况来看 还远未达到人们期待的水平 本课题完成的工作主要 在接口1 部分 因此对工作流模型与建模技术的水平和现状作一简要介绍 1 3 1 典型建模方法与分析 在工作流建模问题上 国外的研究人员从各自的研究背景和应用需求上 提出了许多有价值的方法 目前主要的建模方法有以下几种 1 基于活动网络图的建模方法 以活动和活动之间的关系为基础建立 工作流模型 这是大多数工作流管理系统采用的工作流建模方法 其特点 是界面友好 易于理解 并且可以转化为p e 拄i 网模型来进行验证 m m 公 司的产品m mm q s e i i e sw o r k f l o w 原称f l o w m a r k 州及w i d e 项目1 1 5 j 采 用了该建模方法 本课题过程建模工具也是基于该建模方法实现 2 基于形式化表示的建模方法 如基于p e t r i 网的建模方法 p e t d 网 兼顾了图形语言和严格语义两个方面 并且是基于状态的建模方法 因此 基于p e t d 网表示的工作流模型具有直观与易懂的特点 同时具有丰富的表 达能力 完全支持w f m c 所定义的六种工作流逻辑原语 但是p e t r i 网本 身难度大 起点高 不容易被用户接收 关于p e t r i 网的建模详细内容请参 考文献 1 6 1 7 哈尔滨工程大学硕士学位论文 3 基于对话模型的建模方法 从客户方与服务方这两个角色之间的语 言行为交互上对工作流过程进行了定义 是在语言行为理论的基础上提出 的一种基于对话的工作流模型1 1 s 如图1 7 所示 对话过程分成四个阶段 需求阶段 客户方向服务方提出具体的任务要求 协商阶段 双方条件进行商讨 最终由服务方对这些条件做出承诺 执行阶段 服务方执行任务直至最终通知客户该任务已经完成 满意阶段 客户方收到服务结果并声明自己满意 淌曲氍嚣身 图1 7 基于对话的建模方法 4 基于状态与活动图的建模方法 1 9 l 介于p e t r i 网模型和图形化模型之 间 对于用户它比p e t r i 网容易学习和理解 在模型的正确性方面 它比图 形化模型易于验证 其欠缺方面是模型验证比p e t r i 网模型麻烦 可视效果 比图形化模型差 5 基于事务模型的建模方法 事务的概念源于数据库研究领域 用于解 决数据的并发访问和出错恢复问题 在数据库事务模型的基础上 研究人员 提出了多种高级事务模型来描述工作流过程 包括嵌套事务模型 多层事务 模型 分支 汇合事务模型等例 总结以上的工作流建模方法 各有优缺点和使用的范围 如基于对话的 工作流模型 它对模型的层次表达能力不足 建模人员很难完整地列出双方 所有可能的语言行为等 但在处理以人的交互为特征的经营过程时 这种方 法比其它模型具有优越性 基于活动的建模方法 他的特点是简单 直观 便于理解 适应于流程较为固定 异常情况较少的生产型工作流的建立 有 利于企业规范自身的内部流程 哈尔滨工程大学硕士学位论文 1 3 2 工作流模型的描述语言 1 9 9 4 年1 1 月 w f m c 发布了工作流管理系统的参考模型 以工作流服 务为核心共定义了五类接口 从接口1 到接口5 有关过程定义的引入与导 出构成了接口1 的主要功能 工作流过程定义语言w p d l w o r k f i o wp r o c e s s d e f i n i t i o nl a n g u a g e 属于这部分内容 为实现这一接口特性 工作流管理联 盟定义了一个工作流过程的元模型 元模型中给出了一般的模型实体及相应 的属性 w p d l 就是基于这一元模型而定义的文本描述语言 作为一个标准 通用的工作流定义语言 w p d l 定义了一个最小集合的工作流建模实体与属 性 提供了一般意义下的公共交换格式 2 0 0 1 年 w f m c 在其制定的定义语言w p d l 的基础上 于2 0 0 1 年推出 了x m l 格式的工作流定义语言x p d l e x t e n s i b l ep r o c e s sd e f i n i t i o n l a n g u a g e x p d l 是至今工作流领域最为重要的一个标准 目前大多数工作流 引擎是依据该标准设计开发的 除了w f m c 致力于该领域的研究外 还有其他一些有影响的组织和规 范 2 0 0 1 年 近百家r r 企业组成成立了b p m i 组织 b p m i 于1 1 月1 3 日发 布b p m l1 0 规范 2 1 j 由于b p m l 规范的快速发展 w f m c 和b p m i 在2 0 0 2 年6 月2 6 日宣布将合作制定业务流程和工作流标准 即采用b p m l 来描述 工作流过程 同时采用x p d l 所定义的工作流模型 2 0 0 2 年6 月2 6 日 b e a i n t a l i o s a p s u n 四家公司提出了基于x m l 的 w s c i 规范w 推动w e b 服务进入了一个全新的阶段 这个规范主要描述了 一个参与和其它服务进行协作交互的w e b 服务所交换的消息流 三个比较重要的依赖于w e bs e r v i c e 而从事b u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n t s y s t e m 的规范工作 它们是o a s i s 组织的e b x m l i b m 的w s f l 微软的 x l a n g 2 0 0 2 年8 月9 日 b e a 微软和i b m 共同发布了一个新的规范b p e l a w s b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s 玎l 并提交到了 o a s i s 组织 b p e l a w s 融合了早期的x l a n g 和w s f l 该规范为指定基于 w e b 服务的业务流程行为定义了一种表示法 这种表示法被称为w e b 服务的 哈尔滨工程大学硕士学位论文 业务流程执行语言 b p e l 4 w s 中的处理以独占的方式用w e b 服务接口输出 和输入功能 2 0 0 3 年 b e a 向j c p 组织提出了p r o c e s sd e f i n i t i o nf o rj a v a 规范申请 并确定了j s r 2 0 7 规范初稿 对象管理组织o m g o b j e c tm a n a g e rg r o u p 凭借在c o r b a 领域的地 位 制定了w m f w o r k f l o wm a n a g e m e n tf a c i l i t y w m f 联合w f m c 的 w p d i x p d l 规范 定义如何将工作流向c o r b a 转换 目前已得到众多厂 家的支持 1 3 3 工作流研究的学术机构 国外的研究成果中 比较著名的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 f m q m f l o w m a r ko n m 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 n n t e u i g e n ga n d d 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 国外的工作流产品供应商中 比较典型的有 b e a 的w u f u j i t s u 的 i f l o w i b m 的h o l o s o f x s a p 的n e t w e a v e r s o n i c 的o r c h e s t r a t i o ns e r v e r u l t i m u s 等 国内工作流起步较晚 但是发展迅速 很多高校科研机构和企业从事工 作流技术和产品的研究 目前 国内工作流技术开展比较好的学校 如清华大学 华中理工大学 西北工业大学等 清华大学自动化系还开发了工作流管理系统 c i m f i o w 西北工业大学在研究支持异步协同工作流方面 取得了很好的成绩 虽然工作流在中国发展历史不长 但国内也出现了很多工作流产品供应 商 在电子政务 金融 银行等领域占有一定的市场份额 如杭州信雅达及 其产品s u n f l o w 上海东兰及其d l f i o 西安协同及其协同工作流等 此外 在开源领域也存在很多工作流产品 比较典型的有 j a w e s h a r k j b p m o s w o r k f l o w o f b i z o b e w i l l o w a g i l e f l o w 等 1 3 哈尔滨工程大学硕士学位论文 1 4 本课题的研究内容 本课题的研究思路是在基于活动网络图建模方法和角色授权控制模型 r o l e b a s e da c c e s sc o n t r o l r b a c 参照w f m c 过程定义 设计鲁棒的组 织元模型 强化接口1 中的组织模型建模能力 并利用j a v a 和x m l 技术实 现过程建模和组织建模工具 主要内容包括 1 过程模型和组织模型设计 模型设计决定了模型表达能力和鲁棒性 过程模型主要参照w f m c 的提 出的工作流元模型 进行扩展 组织模型 o r g a n i z a t i o nm o d e l 尚没有切实 有效的抽象模型 针对w f m c 的接口i 中组织模型的局限性 考虑目前国内 的组织机构形式 设计适合国内大多数企业 特别是造船企业的组织元模型 它可以适用于事业部制 工作组等复杂的企业组织形式 2 过程模型与组织模型的集成 过程模型及其组织模型在各自的建模工具中输出 如何使它们能正确地 进行交互也成为本课题的研究重点 过程模型表达了企业的经营过程 如何 使经营过程中的任务能及时正确地分配到人 对提高工作流的应用能力具有 很大的意义 本课题基于角色的授权控制模型 使过程模型与组织模型有效集 成 使过程中的活动能被正确地分配到人 由于本课题侧重点在工作流生命 周期的构建阶段 只能实现静态的任务分配 对于动态的任务分配或调整需 要根据工作流实例的执行过程来进行 在本课题中无法进行研究 这部分的 主要工作是提出工作流模型和组织模型之间的集成方案 3 建模工具的实现 以w f m c 的工作流元模型为基础进行扩展 以j a v a 技术作为开发平台 参照开源过程定义工具j a w e 开发出过程定义的图形化建模工具 即以图 示形象直观地表示出工作流程的执行过程 并为工作流模型实例化提供必要 的参数属性 其建模的输出结果为x p d l 文件 从而保证能被工作流引擎解 释运行 此外 该建模工具将实现模型的语法校验 在设计完成的组织模型基础上 基于j a v a 实现图形化组织建模工具 过 程建模工具能从组织模型文件中提取组织信息 为过程建模所用 4 基于x m l 的模型文件存储 1 4 哈尔滨工程大学硕士学位论文 由于x m l 具有强大的表达能力 模型的存储基于x m l 实现 对于组织 模型 设计了定义模型文件结构的x m ls c h e m a 用以校验存储组织模型的 x m l 文档 5 对工作流技术在造船企业应用的尝试 分析船舶企业发展阶段和特点 工作流是有效提高船舶企业信息化水平 的使能技术 本文利用之前的研究结果一工作流建模工具 为船厂典型的流 程和组织机构形式进行建模 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 1 引言 第2 章研究基础 本章分四部分 第一部分介绍w t l v l c 的过程模型及基于活动网络圈的过 程建模技术 第二部分侧重介绍两个典型的组织模型定义 第三部分介绍过 程定义与组织模型集成技术一给予角色的授权控制模型 第四部分介绍了本 文研究的可视化工作流建模工具的实现技术 2 2 过程模型 2 2 1 过程模型定义 模型是用文字 图表 符号 关系式以及实体模样等描述所认识到的客 观对象的 种简化表示形式 它是人们为了研究和解决客观世界中存在的各 种问题而对客观现实经过思维抽象后得到的 简单地说 模型就是所描述客 观对象的抽象表示 一般来讲 模型都包含一个完整的概念集合 一套相应 的表示方法以及必要的规则约束 它们为人们抽象地表达客观对象提供了一 个参考性的框架环境 过程模型是对经营过程的抽象表示 过程建模就是完成实际经营过程到 计算机可处理的形式化定义的转化 所得到的结果通常可成为过程模型 过 程模板 过程元数据或过程定义 由于需要在计算机环境下运行 所以过程 模型不仅仅要让人读懂 更要让计算机能够理解所定义的工作流过程 因此 过程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 理想的过程模型还应该能够清楚地描述任 意业务情况下的工作流 使用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 作为工作流的国 际性组织 w f m c 制定了许多关于过程模型定义规范 对本课题的研究具有 很大的借鉴作用 下面对其作简要介绍 1 6 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 2 2w f m c 的过程模型 所谓元模型一般是指描述模型的模型 这里的过程定义模型的元模型是 用来描述过程定义模型内在联系的模型 w f m c 定义的过程元模型描述了工 作流模型内部包含的各个对象 对象之间的关系以及对象的属性 如图2 1 所示 图2 1 过程定义元模型 该模型包含的基本实体以及各实体的主要属性如下 1 工作流定义 过程模型 过程模型反映的