（计算机应用技术专业论文）应急预案工作流及其跨组织协同研究.pdf

摘要 应急预案是针对可能发生的重大事故( 件) 或灾害，为保证迅速、有效地开 展应急救援与行动、降低事故损失而预先指定的有关计划或方案。当前应急预案 一般是以文字型的方式制定和存储的，文字型预案存在文字描述不清、责任划分 不明确和执行流程模糊等缺点。工作流技术提供了一个从模型分析、建立、管理、 仿真到运行的完整框架。针对文字型预案的不足，把工作流技术引入应急领域， 并提供一个对应急预案工作流的模型分析、建立、管理、运行和跨管理系统间的 互操作、协同的完整解决方案是很有意义的。 结合应急预案的业务流程和工作流参考模型( w f m c ) ，本文提出应急预案 工作流参考模型，为应急预案的数字化提供理论基础，并从天津市总体预案入手， 对其指定的标准化突发事件处置流程进行抽取和细化，再利用p e t r i 网对其业务 流程建模。从理论方面研究了应急预案业务流程的建模方法，进而对应急处置流 程的特点进行总结。 在此基础上，本文设计实现了应急预案工作流设计器和与之配套的应急预案 工作流管理系统。利用设计器设计人员无需编码就可完成计算机可理解的应急预 案工作流的制定。由设计器设计应急预案工作流，并利用与之配套管理系统可实 现预案处置流程的数字化。 针对应急组织的特点，本文深入研究了跨应急组织工作流协同模式和工作流 定义模式，以基于e s b ( 企业服务总线) 软件架构方式作为跨应急组织的工作流 协同的解决方案。对该解决方案的实施方法进行系统的研究，进而构建了应急业 务协同平台原型。 关键词：应急预案工作流跨组织工作流协同企业服务总线 a b s t r a c t e m e r g e n c yr e s p o n s ep l a n ( e r p l a nf o rs h o r t ) i st h es c i e n t i f i cp l a na n ds c h e m e w h i c hw a sm a d ei na d v a n c eb yg o v e r n m e n to re n t e r p r i s ef o rc a r r y i n go nt h e e m e r g e n c ys u c c o re f f i c i e n t l ya n de f f e c t i v e l ya n db a t i n gt h ei n c i d e n tl o s s c u r r e n t l y , t h ea p p r o a c hf o rt h ed e v e l o p m e n ta n ds t o r a g ee r p l a ni sg e n e r a l l yt e x t - b a s e d t e x t b a s e de r p l a ni sa l w a y sc o n f u s e dd e s c r i p t i o n ，u n c l e a rr e s p o n s i b i l i t ya n dh a r dt o c a r r yo u t w o r k f l o wt e c h n o l o g yp r o v i d e saf r a m e w o r kf o rt h em o d e la n a l y s i s ， e s t a b l i s h m e n t ，m a n a g e m e n t ，o p e r a t i o ns i m u l a t i o n i no r d e rt os o l v et h ed e f c i e n c i e so f t h et e x t - b a s e de r p l a n , i n t r o d u c i n gt h ew o r k f l o wt e c h n o l o g yi n t oe m e r g e n c ya r e a s a n dp r o v i d i n gas o l u t i o nf o rm o d e la n a l y s i s ，e s t a b l i s h m e n t ，m a n a g e m e n t ，o p e r a t i o n a n di n t e r - o r g a n i z a t i o n a lc o o p e r a t i o no fe r p l a nw o r k f l o ww i l lm a k eg r e a ts e n s e t h i sp a p e rp r o p o s e dar e f e r e n c em o d e lo fe m e r g e n c er e s p o n s ep l a nw o r k f l o wo n t h eb a s i so fe r p l a na n dw o r k f l o wm o d e lp r o p o s e db yw f m ct op r o v i d et h e o r e t i c a l g u i d a n c ef o rt h ed i g i t a l i z a t i o no fe r p i a n f i r s t l y , t h i sp a p e rs h o w e dt h et h e o r e t i c a l m o d e l i n go f b u s i n e s sp r o c e s se n a c t e di nx i a n j i i no v e r a l le r p l a nw i t hp e t r in e t o nt h i sb a s i s ，t h e p a p e rd e s i g n e da n di m p l e m e n t e dt h ee r p l a nw o r k f l o w d e s i g n e rb a s e do nm i c r o s o f tf 坦t h ew o r k f l o wd e s i g n e rc a nb eu s e dt od e s i g nt h e e r p l a nw o r k f l o ww h i c hc a nb eu n d e r s t o o db yc o m p u t e rw i t h o u ta n ym a n u a lc o d i n g t h i sp a p e rp r e s e n t e dt h ed e s i g n i n ga n di m p l e m e n t a t i o no ft h eh o s tw e b a p p l i c a t i o nf o re r p l a nw o r k f l o ww h i c hg o e sa l o n gw i t ht h ew o r k f l o wd e s i g n e ru n d e r t h eg u i d a n c eo ft h ee r p l a nr e f e r e n c em o d e l f u r t h e r m o r e ，t h ep a p e rp r o p o s e dt h e s o l u t i o nf o rt h ec o o r d i n a t i o no fi n t e r - o r g a n i z a t i o n a li ne m e r g e n c ya r e a sb a s e do n e n t e r p r i s e s e r v i c eb u sa n dp r e s e n t e dt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ep r o t o t y p eo f e m e r g e n c yc o l l a b o r a t i o np l a t f o r m k e yw o r d s ：e m e r g e n c yr e s p o n s ep l a n ，w o r k f l o w , i n t e r - o r g a n i z a t i o n a l w o r k f l o wc o o p e r a t i o n ，e n t e r p r i s es e r v i c eb u s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得：墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：嘉锄、谗 签字日期：w 口罗年6 月乡日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤鲞盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丕鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：花恸、裾 导师签名： 签字日期：加3年占月3日 1 乏锈一 签字嗍钐年多哆日 第一章绪论 1 1 课题背景和意义 第一章绪论 9 l l 事件以后，各国加大了应急信息平台的研究，并启动了多个相关的科学 研究计划和项目。比如欧盟f p 6 计划( 2 0 0 2 2 0 0 6 ) 的o r c h e s t r a 项目、w i n 、 o a s i s e l 】以及g m e s 项目【2 】。美国n i m s 3 1 、r e s c u e 项目、美国u s c i s i 的突发 事件研究中一f , , c r u e l 4 的研究项目。以c r u e 的研究为基础，美国n s f 成立了突发 事件响应工作组，并支持了多个应急信息平台研究项目。美国国家标准技术局 n i s t 成立了两个应急响应工作组【5 】。 经过从“非典 到“禽流感”到“雪灾”的不断考验，我国政府不断加强应 急信息平台的投入和建设。经过两年的努力，我国已经初步建成了国家突发公共 事件应急体系【6 】。国家中长期科学和技术发展规划纲要将应急信息平台列入 了优先的主题【7 j 。 应急预案是应对突发公共事件的行动标准和应急信息平台的业务核心，是针 对可能发生的重大事故( 件) 或灾害，为保证迅速、有效地开展应急救援与行动、 降低事故损失而预先指定的有关计划或方梨8 1 。它明确了在突发公共事件发生之 前、发生过程中和发生之后各应急部门和相关负责人的职责和相应的资源分配， 是应急指挥和调度的行动依据。 文字型预案存在着文字描述不清、责任划分不明确和执行流程模糊等缺点。 因此，使用数学流程建模工具对应急预案进行建模，使之系统化、可视化、责任 分明化，将有利于应急处置时的统筹安排，能有效地指导在实际应急处置中相关 人员的活动。工作流技术提供了一个从模型分析、建立、管理、仿真到运行的完 整框架，正符合了预案流程数字化的要求。为了避免文字型预案存在的不足，把 工作流技术引入应急领域，并提供一个应急预案工作流从模型分析、建立、管理 到运行和跨管理系统间的互操作、协同的完整解决方案是很有意义的。 第一章绪论 1 2 研究内容和目标 本文研究的课题来源于天津市“政府应急信息平台关键技术研究 项目，应 急预案数字化和应急业务协同是平台的重要组成部分，也是本文主要工作目标。 课题在项目中所处的位置如图1 1 所示。 ( 应急指挥中心、决策指挥中心先期指挥中，队公共安全监控中- 门户层 中心门户 f示范应用门户 应用系统层 应急 而宰塞例协同 资源 管理 管理办公 管理 系统 系统系统 系统 领导 恒昆 公婪 衙馨 决镱 服务 安伞 管理 支持 厣监 监控 察 信息共享和业务协同平台 基于e s b 的数据交换平台 数据交换服务、且录服务、安全服务、导航服务 业务协同平台 跨警理域业务势周 应急信息资源 曰回国回国 圃嗣 图1 - 1 课题研究内容在项目中的位置 针对文字型预案的缺点，本文对应急预案的流程建模进行研究，继而将工作 流管理系统引入到应急信息平台的建设中，构建基于w e b 的通用的应急预案工 作流管理系统，并着力解决系统的跨组织业务协同问题。 本文的主要工作如下： 1 在对应急预案的特点和w i m c 定义的工作流模型研究的基础上提出应急 预案工作流参考模型，为应急预案的数字化提供理论基础。 2 从天津市总体预案入手，对其指定的标准化突发事件处置流程进行抽取 和细化，利用p e t f i 网对其业务流程建模，从理论方面研究如何对应急预 案的业务流程进行建模。 2 第一章绪论 3 分析应急预案的特点，设计并实现应急预案工作流设计器。利用该设计 器可实现应急预案工作流业务流程的设计，形成计算机可理解的应急预 案工作流模型。 4 在应急预案工作流参考模型的指导下，设计并实现与应急预案工作流设 计器配套的预案工作流w e b 宿主程争一应急预案工作流管理系统。 5 针对应急组织的特点，深入研究跨应急组织工作流协同模式和工作流定 义模式，提出利用e s b ( 企业服务总线) 软件架构方式实现跨组织工作 流协同的解决方案，并对该解决方案的实施方法进行系统的研究。 6 使用b i z t a l ks e r v e r 作为e s b 的软件实现平台，构建应急业务协同平台 实例，验证了本文提出的跨组织协同的解决方案。 从业务流程分析到关键技术的研究和软件的实现，本文着力于从业务和技术 两方面出发，对应急业务协同平台的建设进行研究。力求实践设计中软件和逻辑 ( 管理) 分离的方法论，使得应急预案业务流程最终能被工作流管理系统执行。 达到需要人为干预的任务和计算机自动处理的任务的统一，提高流程的处置效 率。 1 3 本文章节安排 第一章介绍课题的背景、意义、研究内容和目标及论文的章节安排。 第二章介绍课题相关的技术和理论以及相关研究课题的国内外发展现状。 第三章在对相关领域进行研究的基础上，提出应急预案工作流参考模型，并 对应急预案工作流建模进行深入研究。本章是所有研究内容的理论支持部分，对 后面的内容有理论和实际的指导意义。 第四章提出基于e s b 的应急预案工作流协同平台，并对平台的体系结构进行 介绍。平台将工作流引入应急处置中，并对工作流的协同进行了研究。 第五章介绍平台的关键技术和模块的实现。除了应急预案工作流设计器及其 配套的应急预案工作流管理系统，本章还对工作流管理系统的协同方式进行了详 细介绍。 第六章在第四、五章的基础上构建了应急业务协同平台的实例，对平台的业 务协同进行了测试和验证。 最后，论文在第七章中对工作进行总结，并针对目前工作的不足之处进行了 展望，提出进一步工作的设想。 第二章相关理论和关键技术 2 1 工作流 第二章相关理论和关键技术 2 1 1 工作流和工作流管理系统 工作流的定义有很多种，工作流管理联盟( w f m c ) 对工作流的定义【9 】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、 文档、信息或任务能够在不同的执行者间进行传递与执行。总之工作流将工作流 程中的工作按照一定逻辑和规则以计算机能够理解的模型组织起来，计算机根据 模型对其进行表示并实施计算。 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 ) 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 作流实例运行【9 1 。工作流管理系统把过程管理和应用软件抽取出来，它通常指运 行在一个或多个工作流引擎上的用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件， 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 图2 - 1 给出了工作流管理联盟( w f m c ) 对工作流管理系统体系结构的描述。 图2 - 1工作流管理系统体系结构( w n v i s ) 4 第二章相关理论和关键技术 该图描述了抽象工作流管理系统的组成和接口，从图中可以看出工作流管理 系统由三部分组成( 在图中分别用三种颜色表示) ： 软件构成：由定义工具引擎和工作流列表处理器等组成，能够完成工作流管 理系统的各个功能。 系统控制数据：如工作流定义数据、组织角色模型数据、工作流控制数据等。 应用和应用程序：工作流管理系统客户端应用程序是使用者与系统交互的接 口，以浏览器为工作流管理系统客户端是最近研究的热点。 2 1 2p e t r i 网和工作流建模 p e t r i 网诞生于2 0 世纪6 0 年代，在2 0 世纪8 0 年代取得了突破性进展，它非 常适合于定义和分析复杂过程。而且使用p e t r i 网进行定义的过程非常容易被非专 业人士理解，方便了设计者和业务人员之间的交流。运用p e t r i 网对工作流进行建 模【1 0 】【l l 】，国内外已经有很多的专家进行了深入的研究。比如文章 1 0 1 对虚拟企业 的工作流建模进行了研究，提出了一种基于p e r t i 网的工作流建模方法。 本文利用a a l s t 提出的工作流建模模式对预案工作流的建模进行研列1 2 儿1 3 j 。下 面简单介绍一下本文使用的由a a l s t 提出的p e t r i 网工作流建模模式的一些约定。 p e t r i 网由库所和变迁组成，图2 2 给出了一个简单的审批流程的p e t r i 网模型。 请求分类 同意 图2 2 普通的审批流程p e t r i 网模型 库所和变迁之间可以用有向弧连接，库所可以容纳标记( t o k e n ) 。变迁从输 入库所获取标记，然后放到输出库所中，这个过程称为实施( f l r i n g ) 。变迁只 有满足条件才能实施，该条件为：只有当每个输入库所都至少有一个标记时，变 迁才就绪( 或者称变迁是可实施的) 。而一旦变迁实施时，它会从每个输入库所 取走一个标记，并往它的输入库所增加个标记。这是一个消耗输入库所标记和 为输入库所生成标记的过程o p e t r i 网作为一种建模和分析工具，它可以图形化描述一个工作流流程，是工 作流建模的理想工具。工作流管理系统的过程说明了某类型案例( c a s e ) 的处理 方式，工作流定义了需要被执行的任务、任务的信息和任务执行的条件。而使用 第二章相关理论和关键技术 p e t r i 网不仅可以对任务实现明确的定义，还可以通过相应的路由确定案例任务 的执行路由。对应工作流路由的基本实体，p e t r i 网也有相应的建模方法 图2 3 展示了p e t r i 网关于路由的建模组件。 2 2s o a 和e s b 二二 a r 柳 联联 图2 3p e t r i 网的基本路由表示方法 面向服务的体系结构( s e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 是一种描述i t 基 础设施的应用集成模型【1 4 1 ，具有基于标准、低耦合性、针对共享服务和面向粗粒 度应用组件的特点。s o a 为基于服务的分布式系统提供了概念性设计模式，在 s o a 中资源被定义为可通过标准方式访问的服务。w e bs e r v i c e 和x m l 为s o a 提 供了具体的实现技术。w e bs e r v i c e 基于w s d l ，u d d i ，s o a p 标准1 5 】【1 6 】【1 7 】，实 现了跨平台和编程语言无关性。 企业服务总线( e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ，e s b ) 是s o a 的切入点，是s o a 集成 中普遍采用的方法。e s b 是s o a 架构的中间件粘合剂，它使得基于w e b 的企业应用 能够相互通信【1 8 1 。在企业和部门内部各个应用系统已经成功应用的条件下，通过 增加新的点对点的数据转换接口和信息传递接口来实现对业务的协同和整合，无 疑会增加系统的复杂性和开发成本。而e s b 作为系统间整合的中枢，通过连接各 应用系统的服务级接口，可以在不增加复杂性的情况下实现企业级应用系统的数 据传输和业务整厶【驯。 e s b 本质上是一个由中间件和w e bs e r v i c e 技术组成的平台，它提供了事件 驱动和文档导向的处理模式。只要接入e s b 总线，应用就不需要知道如何与其 他应用进行交换的细节，e s b 负责处理所有的数据格式、通讯协议的转换。与传 统的中间件技术相比，它提供了更为廉价的解决方案，消除了应用程序之间的技 术上的差异，实现了不同应用的业务协同和信息整合。它通常包括适配器体系、 可靠的消息传输、数据格式转换和路由、集成开发环境等技术。 6 第二章相关理论和关键技术 2 3 跨组织工作协同 跨组织工作流管理系统要解决的是如何实现分布、异构工作流管理系统间集 成与互操作问题。工作流参考模型【2 0 】由工作流管理联盟于1 9 9 5 年发布，参考模 型定义了工作流管理系统和其他相关部分之间的接口。接口4 在抽象层次上定义 了工作流管理系统间互操作的标准和四种互操作模型，但并没有具体的实现标 准。 关于跨组织工作流( i n t e r - o r g a n i z a t i o n a lw o r k f l o w ) 的协同已经有很多相关 的工作。较经典的这方面的研究! t l l c r o s s f l o w 项引1 2 】，该项目针对虚拟组织的出 现及企业和企业间对业务整合的需求，提出来一种点对点的细粒度的跨组织工作 流管理系统协同的解决方案。该项目遇到了关于跨领域间工作流管理系统必须使 用相同的工作流软件和组织间协同契约( c o n t r a c t s ) 定义的标准的问题，契约模型 ( c o n t r a c t m o d e l ) 在该项目中处于关键位置。关于工作流管理系统的协同契约， 文掣2 2 】给出了详细的介绍。 能力共享、链式执行、合同转包( s u b c o n t r a c t m g ) 、延伸案例的转换( e x t e n d e d c a s et r a n s f e r ) 、松耦合性和公共一私有方式等这些问题是工作流协同主要关注的 问题2 3 】【2 4 1 。在这些研究中遇到的问题主要是本地工作流的自治性、本地工作流 隐私的保护、特别是由于对灵活性的需要，而不能定义用来定义各工作流之间交 互的全局工作流等问题。 为了能不破坏各协同工作流的自治性，增加参与组织的灵活性。s o a 被引入 跨组织的工作流协同f 2 5 1 和企业级互操作中【1 9 1 ，它更加注重于各参与组织工作流 的灵活性和松耦合性。 w e bs e r v i c e 技术作为一种新兴的分布式技术【2 6 】，它是实现s o a 的一种技术， 被广泛用于企业业务的集成。b p e l 项目通过x m l 来定义基于w e bs e r v i c e 的业务 流程行为【2 7 】。但b p e l 并不支持一些跨组织协作至关重要的概念，比如手工活动 ( m a n u a la c t i v i t i e s ) 、应用程序( a p p l i c a t i o n s ) 、各种各样的协作者等重要概念。 除了在企业业务集成中，w e bs e r v i c e 技术在电子政务和公共管理中也被广泛应 用 2 8 】【2 9 1 ，u b w s 中利用w e bs e r v i c e 对现有的电子政务工作流管理系统进行了业 务的整合【列j 。 除了w e bs e r v i c e 技术，a g e n t 也被作为用于解决跨管理系统的工作流协同以 实现虚拟组织( v e ) 的技术手段【3 0 】 3 1 1 。在基于a g e m 的工作流协同架构中【3 0 1 ，a g e n t 不仅仅被用来封装服务，同时也被用于发布、搜索、协调服务。该架构充分利用 a g e n t 技术的自治性来解决动态环境下工作流互操作和协同的问题，但是同时 也增加了系统开发的复杂性。 7 第二章相关理论和关键技术 目前跨组织工作流协同方式有以下三种【3 2 1 ： 集成子流程( i n t e g r a t i n gs u b - p r o c e s s e s ) ，该方法中各组织的子流程结合起 来形成一个跨组织的工作流。 公共流程( p u b l i cp r o c e s s e s ) ，使用公共流程来组织各内部的流程，公 共流程一般由第三方平台管理和监控。 e m a r k e t p l a c e s ，该方法依赖于服务提供商( 提供子流程) 组成的公共市 场，子流程以服务的方式由服务提供商标价、出售。 跨组织的工作流定义模式一般也有三种模型【3 2 1 ： 等级模型( h i e r a r c h i c a lm o d e l ) 该模型又可分为三种子类型 集中式( c e n t r a l i z e d ) ，该模式中由一个中心节点负责定义整个虚拟 组织的工作流。 参与式( p a r t i c i p a t i v e ) ，这种模型中所有参与组织都参与工作流模 式的决定。 分布式( d e c e n t r a l i z e d ) ，该模型中各组织独立的确定自己的工作流模 式。 市场模型( m a r k e t ) ，该模型中没有正式的共识达成，各个组织在初始 化工作流时可以自己选择服务提供商( 包括供应商提供的数据转换和工 作流的接口) 。 a d h o c 模型，实现时没有确定工作流模式，流程的执行方式根据各组织 的需要或者意愿即时决定。 综上所述，各协同方式和工作流的定义方式都有各自的特点和应用的范围， 在解决跨组织工作流协同问题的时候除了选择合适的协同方式，如何解决组织间 工作流管理系统的互调用问题，同时保证各组织间系统的低耦合性；如何向搭档 工作流管理系统共享自己的能力并保护自己的隐私；系统间互调用的粒度；选择 何种分布式技术使得工作流管理系统业务协同更简单和低成本等这些问题也是 跨组织工作流协同要解决的主要问题。 2 4w i n d o w sw o r k f l o wf o u n d a t i o n ( w f ) w i n d o w sw o r k f l o wf o u n d a t i o n 是n e t 3 0f r a m e w o r k d 尸重要组成部分3 3 】【3 4 1 。 是一个可扩展框架，用于在w i n d o w s 平台上开发工作流解决方案。它提供 一个工作流引擎、n e t 托管应用程序接口、运行库服务以及与m i c r o s o f tv i s u a l s t u d i o2 0 0 5 集成的可视化设计器和调试器。 第二章相关理论和关键技术 w f 从上到下都提供了很强大的扩展机制，具有很高的灵活性。不过它是一 个面向程序员的技术架构，在增强灵活型性的同时必不可少的以降低易用性为代 价。在w f 的基础上进行扩展，可以很方便的得到适合于不同应用情况的工作流 解决方案。本文在w f 的基础上进行扩展，开发适用于应急领域的工作流活动 ( a c t i v i t y ) 和预案工作流设计器。 2 5b i z l l a l ks e r v e r b i z t a u 【s e r v e r 是微软公司用于构建e a i 或b 2 b 的解决方案的平台，作为 m i c r o s o f tw i n d o w ss e r v e rs y s t e m 的重要组成部分，构建于n e tf r a m e w o r k2 0 上的m i c r o s o f tb i z t a l ks e r v e r2 0 0 6 能够借助强大的集成能力( 提供丰富的内置适 配器、成熟的商业软件的适配器) 快速、灵活地整合基于异构的数据源的企业的 业务系统，同时为开发人员、业务人员及管理人员三种角色提供相应的工具，以 便提高他们的协作效率，进而优化设计、快速实现、实时监控符合需求的业务流 程。 微软公司最新的e s b 指南使用m i c r o s o f tb i z t a l ks e r v e r2 0 0 6r 2 来构建松耦 合的消息架构3 5 】【3 6 】。其强大的消息定制和发布机制为实现s o a 软件体现架构提 供了强大的平台支持【3 7 1 。本文利用b i z t a l ks e r v e r 作为应急协同平台的支撑平台 来实现应急预案管理系统的协同。 2 6 小结 本章对相关的理论和关键技术进行了介绍，并对国内外相关研究的现状进行 总结，为课题研究作理论和技术准备。 9 第三章应急预案工作流建模研究 第三章应急预案工作流建模研究 3 1 应急预案工作流参考模型 w f m c t 作流参考模型2 0 1 中给出了基本的工作流组织元模型，描述了工作流 模型中基本实体属性及相互间的关系。结合应急领域的特有词汇和根据应急预案 对工作流实体的映射，本文给出如图3 1 所示应急预案工作流参考模型。 图3 1应急预案工作流参考模型 模型结合应急领域的词汇和工作流的组成实体，分别从资源模型( r e s o u r c e ) 、 组织模型( r o l e 、o r g a n i z a t i o n 、d e p a r t m e n t ) 、过程模型( e m e r g e n c yr e s p o n s e p l a n 、w o r k f l o w 、w o r k f l o wi n s t a n c e 、c a s e 、t a s k 、a c t i v i t y 、w o r k l t e m ) 等三 个方面阐述了应急预案工作流的组成和实体间的关系。 其涉及的基本实体及其关系如下： 1 0 第三章应急预案工作流建模研究 e m e r g e n c yr e s p o n s ep l a n ：应急预案，每个应急预案和一个工作流定义 相关联。 i e v e n t ：突发公共事件，组织根据每个突发公共事件启动一个工作流实 例。 w o r k f l o w ：工作流定义，对应急预案的处置流程进行工作流建模。可通 过各种建模工具来进行，如p e t r i 网，u m l 活动图等。最终转换成计算 机可执行的模型。每个应急预案对应一个工作流定义。 w o r k f l o wi n s t a n c e ：工作流实例，指应对具体突发事件启动的工作流的 实例，每个工作流定义可以引发多个不同的实例。由不同的活动 ( a c t i v i t y ) 组成。 c a s e ：案例，工作流的基本目的就是处理案例，案例由唯一标识来区别。 本文引入案例的概念主要是用来表示从组织内部的角度对突发公共事件 的描述。它是工作流建模时引入的概念，每个案例对应一个具体的突发 公共事件的处置流程，在执行时一个案例对应着一个工作流实例。 t a s k ：任务，泛指一般的工作的逻辑单元，它并不是某个具体案例的一 次执行。它不可分割且必须完成，只有通过确定任务，才能构建工作流。 w o r k i t e m ：工作项，指对某个突发公共事件具体执行的工作块。当案例 属性确定后，工作项就被创建。它是任务的实例化。 a c t i v 毋：活动，指工作项的实际执行。是工作流定义时的概念，工作流 实例有具体的活动组成。当某个案例被执行时，工作项转变成活动。 r o l e ：角色，把资源按职能进行划分就是通常所说的角色，在这里指被 分配给某个任务的资源的组合。 o r g a n i z a t i o n ：组织，指某个应急组织，如公安、消防、急救等。 d e p a r t m e n t ：部门，组织由各个不同的部门组成，按资源在组织中的位 置进行分类就成了部门。 r e s o u r c e ：资源，是被分配给一个工作流活动( w o r k f l o wa c t i v i t y ) 的实体。 它在运行时必须完成工作流活动，是工作流活动的执行者，可以是人、 应用程序等。 3 2 应急预案工作流建模 工作流管理系统的成功与否关键在于输入系统的工作流，应急预案中虽然没 有给出每个任务的实施细节，但是每个应急部门都指定了相应的标准操作过程， 为组织或个人提供履行应急预案规定的职责和任务时所需的详细指导【3 8 1 。因此应 第三章应急预案工作流建模研究 急预案工作流管理系统的成功与否的关键就是能否通过建模工具把纸质预案中 制定的标准操作过程描述成准确无误、可操作的工作流模型。 p e t r i 网不仅是图形化建模工具同时也是严格的数据建模工具。p e t r i 网被用于 工作流建模，既能准确无误的描述工作流的流程同时也很容易被非技术人员所理 解。在应急预案工作流管理系统的建设初期，方便于业务人员对业务流程进行建 模，用于与系统建设的技术人员进行交流。 应急预案工作流的建模就是为了在应急处置中对每个任务给出实施细节，包 括任务的流程、执行者所属角色和资源( 过程管理、组织结构、资源分配) 等。 在这一节中，本文将使用p e t r i 网对天津市总体预案中制定的应急指挥中心的详细 工作过程进行建模( 图3 2 ) 。本文使用的工作流建模方式是由荷兰计算机科学家 a a l s t 提出的1 1 z 儿1 3 】。 图3 2 展示了天津市总体预案应急指挥中心的应急处置流程，整个处置流程 制定了从接到突发公共事件开始到事件分级、请示领导、启动相关预案等相关处 置活动的具体流程。 在该流程中，库所代表工作流所处的状态，而活动则由变迁表示。在p e t r i 网中只有当一个工作项被触发后( 自动执行的除外) ，才能成为活动。 变迁的实施由不同的条件触发包括：资源主导( 变迁1 、2 、3 ) 、事件触 发( 4 ，1 2 ) 、时间信号( 本流程没涉及到) 等。除了这些还有不需要资源触发即 立即执行工作项的如变迁1 4 。资源主导的变迁表示由资源负责处理，在该流程 中主要是指值班中的相应责任人。事件触发是指被外部事件触发如变迁1 2 ，表 示一个信件的到来而引起变迁。 1 2 第三章应急预案工作流建模研究 移移 3 3 小结 o 移因口圆口囵圆 稚记瞰孵葭鞭f 蟹事纠鹱复鬻- 蠢 x 酬“ 蝴) 小妇。盘嘶触啪h 埘 图3 - 2 天津市总体预案应急指挥中心应急处置流程 本章主要介绍应急预案工作流参考模型，该模型对指导跨组织的应急预案工 作流管理系统的构建有重要指导意义。进而以天津市总体预案中应急指挥中心的 处置流程为例，说明了如何利用p e t r i 网对应急预案进行工作流建模。以指导业 务人员在不需要技术人员的参与下进行这项工作。从该实例流程可以看出，应急 。预案工作流以资源主导和事件触发的活动( 变迁) 为主导的特点。 第四章基于e s b 的应急预案工作流协同平台 第四章基于e s b 的应急预案工作流协同平台 本文旨在把工作流引入应急信息平台的建设中，并针对应急领域的特殊性， 解决跨领域的应急工作流管理系统的协同问题。在这一章中将根据要解决的问题 和需求，提出平台的体系结构并进行详细说明。 4 1 平台体系结构 应急部门作为一个虚拟企业( ) ，各个参与部门的工作流管理系统的协同 方式和工作流定义方式比较特殊。由于各部门针对同一类型的突发公共事件的应 急预案各不相同，不可能共同制定一个统一的预案。因此分散式( d e c e n t r a l i z e d ) 的工作流模式和公共流程( p u b l i cp r o c e s s ) 的协同方式( 详见2 3 节) 是应急组 织实际采用的方式。公共流程的工作流协同方式，其公共流程一般由第三方平台 来管理和组织。 基于应急组织的特点，本文提出基于e s b ( 企业服务总线) 软件体系结构的 应急信息业务协同平台，平台从应急预案的工作流建模工具到配套的w e b 应急 预案工作流管理系统，再到跨管理系统的应急业务协同提出了一整套解决方案。 图4 1 是平台的体系结构。 s 1 s 2 s 。应急预案工作流管理系统l ns o a p ，文件消息连接 图4 1 应急业务协同平台协同体系结构 平台主要由三部分组成：应急预案工作流设计器、通用的w e b 应急预案工 作流管理系统和负责业务协同与信息共享的企业服务总线。预案工作流设计器的 使用对象既可以是技术人员也可以是不懂技术的业务人员。其设计出来的预案工 作流的宿主程序即通用的w e b 应急预案工作流管理系统可以管理、初始化并运 1 4 第四章基于e s b 的应急预案工作流协同平台 行设计好的存储在持久层中的应急工作流。预案工作流在设计时指定每个工作项 的资源( 人、e d i 信息或应用程序) 所属的角色。在预案管理系统中，可以根据预 案工作流执行状态提供给不同角色的参与者相应的任务列表。除此之外还提供对 当前事件( i e v e n t ) 信息和当前工作流实例执行的跟踪信息( 包括流程图和详细信 息) 。 除了提供工作流的相关功能外，工作流管理系统还提供一些不属于工作流范 畴的常用服务，比如身份认证、用户管理、信件、信息通报的服务。 对组织间各参与工作流的控制通过对本地工作流服务组件进行封装来实现。 工作流管理系统提供对工作流调用的w e b 服务，在e s b 中设计的协同流程根据 协同业务的需要调用这些w e b 服务。服务需要的输入参数和其他协同信息则利 用e s b 中各种适配器和转换流程根据需要转换成符合格式需要的x m l 文件进行 传输。e s b 的协同业务流程可以实现双向的工作流交互，可以实现组织间工作流 的“请求响应”的交互。 应急业务协同平台根据应急领域具体需求，总体上遵循w f m c 规定“五个接 口 的定义标准。基于企业服务总线( e s b ) ，平台利用w e bs e r v i c e 技术以解 决跨组织的工作流管理系统之间，工作流管理系统和其他应用程序之间的交互问 题。 4 2 应急预案工作流设计器 图4 2 说明了应急预案工作流从文本的预案到形式化的工作流模型到计算机 可执行的应急预案工作流，然后由工作流管理系统执行，从而生成参与者可执行 的应急处置任务的过程。 图4 2 体现了在应急协同平台中，突发公共事件处置过程的不同阶段里预案 的存在形式和相关参与人员的角色。在业务建模过程，主要的参与人员是应急领 域的业务专家。这一阶段的主要成果是将文本形式的预案利用形式化建模工具 ( p e t r i 网或i m ，) 转化成形式化的模型。在工作流设计时，利用应急预案工作 流设计器，业务人员可以在不用技术人员的参与下实现形式模型到计算机可理解 的预案工作流的设计。 本文在第三章中以天津市总体预案为例研究了应急预案工作流的建模，在该 例子中，可以看出各种工作项的触发有很大一部分是资源主导形式的，也有部分 是外部事件触发的。应急预案由于其特殊性，大部分的处置任务需要人为的干预。 第四章基于e s b 的应急预案工作流协同平台 业务翻【张建模上作瀛墩计时j = 作漉远ij ：时 磊聂a 能清晰的反映应急预案的业务过程。 把非计算机化的任务综合进来，这在应急领域尤为重要。应急预案工作 流区别于一般的工作流有其特殊性。尤其如预案工作流包含的活动大部 分需要人为参与，计算机自动处理的活动比较少。 系统的构建方式能保证流程容易被修改( 即前文提及的流程和宿主程序 的松耦合性) 。 实现任务的分配及流程的监控和管理，当收到突发公共事件时，预案具体 化成案例，任务分配和流程监控在应急处置中至关重要。 图4 3 展示了系统的体系结构，从图中可以看出，应急预案工作流管理系统 分为三个层次。其中核心服务层是系统的核心，它负责访问底层的数据库、管理 信息和数据、管理工作流等核心业务。并且它把系统的与外界交互的外部流程封 装成协同服务，作为业务协同平台中系统间进行协同的公共流程( p u b l i cp r o c e s s ) 的接入点。业务协同服务的实现方式保证了参与协同的工作流管理系统的自治 性。 自下而上系统分为三个大的层次，为别是持久层、核心服务层和接口层。其 中持久层存储了用户的组织模型、应急预案工作流等系统所有的相关数据。 核心层又可以分为多个白层次，包括与工作流相关和支持工作流管理的其他 模块，所有的模块都通过数据访问模块与持久层进行交互。 岍工作流引擎由w f 本身提供，用于管理工作流的执行和其他一些相关的 工作流服务诸如：工作流跟踪、持久化等服务。“工作流活动服务模块 是系统 的核心服务模块，它主要用于自定义的应急预案工作流活动的异步创建、取消等 与预案任务相关的操作。该模块是系统和预案工作流设计器交互的唯一接口。应 急工作流设计器中的标准应急预案工作流活动( a c t i v i t y ) ，在构建时通过该接 口定义的方法，向预案工作流的宿主程序即本系统发送操作请求。系统通过实现 该接口的具体服务模块即这里所述的“工作流活动服务”来完成创建标准预案工 1 7 第四章基于e s b 的应急预案工作流协同平台 接 嚣强匕亡1 瞎蠢预寨i f # 滚 口 斡薹、璃聋空接口应用接口 信毫毫豫 层 个个 个 山山山 工作涟管理i # 艨信富强诩醴射典 业 重l 象 o 跟踪持久化楱域 】确陶t 活动服务潞，量闹镥毫央 局 晨 鼍， 纛 詹 务 f 工撇引擎囊掀闩楱块 瑗寨鳊译运行模辩 ，一7 小7 、 茎画，审j 圄 静l 耋型譬1 9 删旺能甜 曼 设计暑l 八一“”一 图4 3 应急预案工作流管理系统体系结构图 作流活动需要的相关操作