（机械电子工程专业论文）在oa中工作流引擎的设计与研究.pdf

摘要 随着现代科学技术的突飞猛进，尤其是计算机技术、通信技术以及自动化 技术的飞速发展，办公自动化系统所能处理和涵盖的业务范围越来越广，已经成 为现代化企业发展过程中的一个重要标志。它能为企业提高工作效率，降低管理 成本，量化管理指标，实现科学管理，保护现有投资，快速集中整合等。工作流 管理系统是办公自动化系统必不可少的子系统。它依据特定的规范，灵活制定工 作流程，实现计算机的辅助控制。它便于工作的规范化，工作流程的监督、审查， 为用户提供工作表、流程图以及流程跟踪等，从而提高工作效率。工作流引擎是 工作流管理系统的核心软件组件。它的功能包括：解释过程定义、创建过程实例 并控制其执行、调度各项活动、提供查看流程痕迹和管理功能等应用程序接口 ( a p i ) 。当前已经有不少商业化的和开源的工作流管理系统，但大多存在扩展性 差、与业务系统结合不灵活、没有规范的接口和工作流模型等缺点。在上述背景 下，本文提出了在办公自动化中( o f f i c ea u t o m a t i o n ，简称o a ) 的工作流引擎的原 型。 本文首先介绍了工作流技术的起源和发展，分析了工作流技术的研究现状 和存在的问题，研究了工作流管理系统参考模型以及系统的实现技术。根据参考 模型及办公自动化的应用背景，将过程模型、组织模型和资源模型结合起来，构 建了一种适用于办公自动化系统的工作流模型。其次，分析和设计了面向办公自 动化的工作流管理系统的体系结构、功能模块以及基于j 2 e e 的技术实现。接着， 使用u m l 分析工作流引擎系统，给出了流程的创建和执行过程，设计了工作流 引擎过程定义、活动节点和经办信息等主要类结构和功能函数，并依据构建的工 作流模型，设计了过程模型和组织模型关系型结构数据库。实现了工作流引擎的 基本功能，如工作流过程的创建、挂起、继续等管理控制功能和工作流活动的顺 序、发散、汇聚、同步等工作流活动模式以及子流程功能。最后，描述了该工作 流引擎在湖北邮政办公自动化系统中的应用及其效果。 关键词：工作流引擎，办公自动化，j 2 e e a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o d e ms c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yt h e d e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n da u t o m a t i c t e c h n o l o g y , o f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e m sb e c o m ea p p l i c a b l ei nam u c hw i d e rb u s i n e s s a r e a t h eu s a g eo fs u c has y s t e mi n d i c a t e sas i g n i f i c a t i o ns t a g eo fe n t e r p r i s e d e v e l o p m e n t o as y s t e mc a ni n c r e a s ee f f i c i e n c y , r e d u c em a n a g e m e n tc o s t ，q u a n t i f y m a n a g e m e n td a t a , r e a l i z es c i e n t i f i cm a n a g e m e n t ，p r o t e c ti n v e s t m e n t ，a n di n t e g r a t e r a p i d l ya l ls y s t e m st o g e t h e r w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi sas u bs y s t e mi no a s y s t e m i tc a nc u s t o m i z ew o r k - f l o wa c c o r d i n gt os p e c i a ls t a n d a r d st or e a l i z et h e s u p p o r tc o n t r o lo fc o m p u t e r i tc a nn o to n l yb ec o n v e n i e n tf o rt h es t a n d a r d i z a t i o no f w o r k ，b u ta l s ob ec o n v e n i e n tf o rm o n i t o r i n ga n dc e n s o r i n go fw o r k - f l o w , p r o v i d i n g c o n s u m e rt h ej o bf o r m ，f l o wc h a r ta n df l o wt r a c k i n g ，a n di m p r o v ee f f i c i e n c y w o r k f l o we n g i n ei st h ek e r n e lo ft h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，i ti n t e r p r e t st h e p r o c e s sd e s c r i p t i o na n dc o n t r o l st h e i n s t a n t i a t i o no fp r o c e s s e sa n ds e q u e n c e so f a c t i v i t i e s ，a n dp r o v i d e sa p p l i c a t i o ni n t e r f a c es u c ha sc h e c k i n gt h ef l o wt r a i la n d m a n a g e m e n tf u n c t i o n s t h e r ea r em a n yc o m m e r c i a la n do p e n - s o u r c ew f m ct o d a y , b u tm o s to ft h e mg e ts a n l ed i s a d v a n t a g e ss u c ha sl o we x p a n s i b i l i t y , i n f l e x i b l y c o m b i n e d 、析mb u s i n e s s s y s t e m a n da t a c t i ci n t e r f a c e sa n ds oo n b a s i si s a b o v e - m e n t i o n e d ，t h i sp a p e rh a v eb r o u g h tf o r w a r dt h ep r o t o t y p eo fw o r k f l o we n g i n e i no f f i c ea u t o m a t i o n ( o af o rs h o i r t ) f i r s t ，i nt h i sp a p e r , t h eo r i g i na n dt h ed e v e l o p m e n to fw o r k f l o wt e c h n o l o g ya r e i n t r o d u c e d ，a n de x i s t i n gp r o b l e m sa n dt h es t a t u so ft h er e s e a r c ha b o u tw o r k f l o w t e c h n o l o g ya r ea n a l y z e d t h er e f e r e n c em o d e lo fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma n d i t sr e a l i z a t i o nt e c h n o l o g ya r es t u d i e d c o m b i n i n gt h ep r o c e s sm o d e la n do r g a n i z a t i o n m o d e lw i t hr e s o u r c em o d e l ，aw o r k f l o wm o d e lw a sp r o p o s e dw h i c hi ss u i t a b l ei na n o as y s t e ma c c o r d i n gt ot h er e f e r e n c em o d e l s e c o n d ，t h e s y s t e ms t r u c t u r ea n d f u n c t i o nm o d u l e so fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mg e a r e dt ot h en e e d so fo aa r e a n a l y z e da n dd e s i g n e d u s i n gu m l t h ew o r k f l o we n g i n ea n dt h ew o r kp r o c e s so f f l o ww e r ea n a l y z e d m a i nc l a s s e sa n df u n c t i o n sh a v i n gd e s i g n e dt h a tp r o c e s s e s d e f i n e d ，n o d e sa n dw o r ki n f o r m a t i o no ft h ew o r k f l o we n g i n e t h ed a t a b a s eh a db e e n t h a ts u p p o r tt h ep r o c e s sm o d e la n do r g a n i z a t i o nm o d e l t h ef o u n d a t i o nf u n c t i o n so f w o r k f l o we n g i n ei sr e a l i z e d ，e s p e c i a l l yt h e m a n a g e m e n tc o n t r o lf u n c t i o n ss u c ha s p r o c e s sa n dt h es y n c h r o n i z a t i o ni nc r e a t i n g ，s u s p e n d i n g ，c o n t i n u i n gi nt h ew o r k f l o w a c t i v i t yp a t t e r n ss u c h 部s e q u e n c e ，s p l i t ，j o i na n do t h e rw o r k f l o wa c t i v i t i e s ，a l s ot h e s u b w o r k f l o wf u n c t i o n a tl a s t ，t h ea p p l i c a t i o na n dt h ee f f e c to fw o r k f l o we n g i n e w o r k i n gi nh u b e ip o s to a a l ep r e s e n t e d k e yw o r d s ：w o r k f l o we n g i n e ，o f f i c ea u t o m a t i o n ，j 2 e e i i i 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 信息化的根本目的是实现社会生产力的跨越式发展。所谓跨越式发展，其 含义一是以比较短的时间和比较小的代价实现与发达国家已走过的历程相同的 目标；二是跨过先进国家经历过而发展中国家不必重复的历史阶段，达到变落后 为先进的目的。在人类几千年的文明史中，无论国家或地区，不乏由落后变先进 的事例。跨越式发展是当今发展中国家加快发展的重要方式之一。 2 0 0 2 年1 1 月8 日，党的十六大在京召开。十六大报告明确提出了信息化、 工业化、现代化“三化合一 ，走新型工业化道路的指导思想：“根据世界经济科 技发展新趋势和我国经济发展新阶段的要求，本世纪头二十年经济建设和改革的 主要任务是，完善社会主义市场经济体制，推动经济结构战略性调整，基本实现 工业化，大力推进信息化，加快建设现代化，保持国民经济持续快速健康发展， 不断提高人民生活水平。 【2 8 j 十六大报告同时指出：“信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选 择。坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经 济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化 路子。这一指导思想不仅澄清了长期以来在信息化与工业化关系上的认识混乱， 也指明了走中国特色信息化道路的方向和要求。 随着信息技术的发展和商业竞争的日趋激烈，企业越来越希望能够利用信 息技术去监督、控制、优化企业业务流程的执行，以达到提高业务工作效率和业 务流程柔性的目的。但是，早期的没有工作流技术的办公自动化系统都是基于一 系列固定程序的业务活动而设计和实现的，这个活动流程是不可变更的，如果某 个活动被分配了人员，那这些人员也就固定了，不能变动。这是因为早期的办公 自动化系统是把整个活动流程通过硬编码( h a r dc o d i n g ) 写死在软件里的，所以这 样的系统的使用寿命是非常短暂的，更不用论及系统的灵活性、柔性和扩展性。 因为企业的业务流程会随着市场环境的因素而较为频繁的改变，所以就要求办公 自动化系统能足够灵活从而可以适应这种变化的业务流程。 基于这种需求，工作流技术以其良好的适应性和灵活性而受到广泛关注， 让我们从繁琐的业务过程逻辑处理中找出一种统一的解决途径。工作流管理系统 逐渐从信息系统中抽象出来，作为一种新型的信息系统开发技术和通用的信息系 统开发支撑平台，为信息系统的开发提供了一种全新的、更加方便的模式，很好 武汉理工大学硕士学位论文 的解决了传统信息系统中存在的不足。 在o a 中使用工作流技术可以给企业带来如下好处： ( 1 ) 以流程化形式规范业务工作。 业务工作流程化的最大意义在于使得相关工作变得规范。这与管理上对业 务工作进行流程化的目的是一致的。通过设定标准工作环节，定义每个环节的工 作内容和职责，可以在管理上规范各个业务工作的内容。 ( 2 ) 降低流程调整带来的影响。 随着管理制度的变革，相应的工作流程不可避免会做出调整。传统情况下， 工作流程的调整可能意味着整个业务系统的重新设计实现。而通过功能分离，一 个独立的工作流管理中间件能够将单纯的流程调整以流程定义调整的简单方式 解决，而不会蔓延到要调整上端的应用程序。 ( 3 ) 精简业务流程，降低应用成本。 通过标准的工作方法和跟踪审计，提高了业务流程的管理。使工作人员更 加专注于流程，使流程趋向于流畅和简单，业务流程不断得到改进。因为流程的 一致性，提高了对客户响应的可预见性，从而改进对客户服务，增强业务效率。 工作流管理技术作为一种过程建模和过程管理的核心技术，它的出现和迅 速发展，很好的解决了传统信息系统的不足之处，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。它的出现也促进了企业的计算机应用水平上升到一 个新的阶段，即从支持企业功能实现的事务处理系统发展到支持企业实现经营目 标的业务处理系统。 1 2 在o a 中工作流技术的研究历程和现状 o a ( 0 t t i c ea u t o m a t i o n ) 即办公自动化，是利用先进的科学技术，使部分办公 业务活动物化于人以外的各种现代化办公设备中，并由人与技术设备构成服务于 某种办公业务目的的人机信息处理系统。其目的是尽可能充分利用信息资源，提 高办公效率和工作质量，提高辅助决策能力，更好地实现既定目标。 办公自动化经历了以数据为处理中心的传统m i s 系统，发展现在广泛使用 的以工作流为中心的办公自动化系统，而在不久的将来以知识管理技术为基础的 自动化系统将成为市场的主流【1 4 1 。 办公自动化已实现了以工作流为中心。这种方式彻底改变了早期办公自动 化的不足之处，以e m a i l 文档数据库管理、复制、目录服务、群组协同工作等技 术作支撑，以工作流为中心的第二代办公自动化系统包含众多的实用功能和模 块，实现了对人、对事、对文档、对会议的自动化管理。与第一代办公自动化相 比，第二代系统具有以网络为基础，以工作流自动化为主要的技术手段，缺少对 2 武汉理工大学硕士学位论文 知识管理的能力等特点。 工作流( w o r k f l o w ) 的概念起源于办公自动化领域，是在现代信息系统的建设 中逐步形成的【5 1 。工作流是一个比较抽象的概念，它不同于具体的信息流、物料 流、资金流等，是包括上述概念流的业务流过程，它的设计要与企业具体经营管 理相结合。 f r i t z n o r d s i e c k1 9 6 8 年就提出利用信息技术实现工作流程自动化的想法 9 1 ， 2 0 世纪7 0 年代，宾夕法尼亚大学沃顿学院的m i c h a e ld z i s m a n 就开发了工作 流原型系统s c o o p ，施乐帕洛阿尔托研究中心的c l a r e n c ea e l l i s 和g a r y j n u 仕等人则开发出了o f f i c et a l k 系列试验系统。s c o o p 和o 伍c e t a l k 系统 是最早的办公自动化系统，标志着工作流技术的开蜊1 1 1 。商业化的工作流软件始 于二十世纪八九十年代。但由于办公自动化尚未被社会接受，网络技术还不普遍， 开发者还不了解群件技术，最终工作流技术未能成功发展。 工作流技术的商业开发起源于1 9 8 3 至1 9 8 5 年之间【1 3 1 ，一方面推动了图像 或文档管理技术的应用；另一方面，采用了预定流程图方式，扩充了传统的点对 点的路由方式，从而增强了邮件系统的功能。但是由于这个时期工作流技术的不 成熟，限制了在办公自动化领域中应用范围，这些第一代的以工作流技术为基础 的办公自动化系统，到现在已经很少存在了。大部分产品要么经过合并被重新构 造，要么被市场淘汰出局。 进入九十年代以后，相关的技术条件逐渐成熟，工作流系统的开发与研究 进入了一个新的热潮。以工作流为中心的第二代办公自动化彻底改变了早期办公 自动化的不足之处，实现了对人、对事、对文档、对会议的自动化管理。据调查， 截至1 9 9 5 年共有2 0 0 多种软件声称支持工作流管理或者拥有工作流特征【1 8 】。工 作流技术被应用于电讯业、软件工程、制造业、金融业、银行业、科学实验、卫 生保健领域、航运业和办公自动化领域p j 。 1 9 9 3 年国际工作流联盟( 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 着工作流技术进入了一个相对成熟的阶到6 。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、目录服务、移动式计算、i n t e m e t 服务等都已 被容纳到工作流管理系统之中，以工作流管理系统为基础办公自动化系统也逐步 集成了人、物、信息、知识等诸多企业资源，成为一个员工办公、中层管理、领 导决策的知识协同的平台。 目前，除了w f m c ，还有o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) ，b p m i ( b u s i n e s s p r o c e s sm a n a g e m e n ti n i t i a t i v e ) 、o a s i s ( o r g a n i z a t i o nf o rt h ea d v a n c e m e n to f s t r u c t u r e di n f o r m a t i o ns t a n d a r d s ) 等组织也对工作流技术标准制定了规范。o m g 3 武汉理工大学硕士学位论文 的w o r k f l o wm a n a g e m e n tf a c i l i t y 联合w f m c 的规范，定义如何将工作流向 c o r b a 转换的标准规范 1 2 1 。 与其它信息技术相比，工作流技术属于较新的一个，它现在仍处于标准的 制定阶段，目前己有的标准按采用的技术分为：基于纯x m l 技术( 如：x p d l ， b p m l ) 和基于w e bs e r v i c e 技术( 如：b p e l 4 w s ) 。随着社会的发展，w e b 服务将 越来越流行，现在，m i c r o s o f t ，i b m ，b e a 等软件行业巨头越来越主推b p e l 4 w s 标准，并且已经发布基于b p e i a w s 标准的系列产品。 目前，国外大约有几百种工作流产品在互相竞争，其中比较著名的有： f i l e n e t 公司的v i s u a lw o r k f l o ，它是f i l e n e t 公司集成文档管理软件系列产品中的 一部分，与系列中的其它产品合作，为工作量大、性能要求高的经营过程提供了 一个全新的可扩展的过程改进方案【l5 1 ；i b m 公司的m q s e r i e s ，它重点考虑流程 管理和强大的组织模型，而活动节点的实现留给了开发者来完成，并且紧密集成 l o t u sn o t e s 1 6 ；s t a f f w a r e 公司的s t a f f w a r e ，它的活动节点可以通过表单定义或 脚本语言来实现，支持分布式配置和处理，具有面向对象的开发工具箱，提供了 强大的r a d 集成开发环境【1 1 7 1 。 工作流技术的研究与应用在我国起步较晚，现在正处于迅速发展阶段，虽 然已经有了不少研究人员从不同角度开展了工作流管理及其相关技术的研究，但 是，有关工作流管理技术研究和应用中的许多关键技术问题还处于探索阶段。清 华大学、东北大学、上海交通大学等高校和研究机构都进行了一定的研究工作。 清华大学的吴澄、范玉顺和史美林等分别介绍了工作流管理技术、相关研 究项目，总结了工作流技术的发展趋势，提出了一些需要解决的重点问题【1 8 , 1 9 】。 石伟、吴澄、范玉顺讨论了工作流技术在c i m s 集成平台上的工作流管理模块的 实现方法【2 们。刘铁铭、范玉顺讨论了在c i m s 集成平台上基于工作流管理方式的 应用协作模块的总体设计方法【2 1 1 。柴跃廷、李芳芸提出了运用工作流技术实现 企业敏捷信息系统的体系结构 2 2 1 。 目前，国内工作流产品做得比较好的有：西安协同数码股份有限公司的 s y n c h r o f l o w 2 1 ，基于j 2 e e 平台，符合w f m c 标准【2 9 1 。它是一个中间件产品， 主要解决了网络通信、数据库可靠性连接、业务流程逻辑的处理、通用组件以及 快速开发等应用开发过程中所遇到的通用问题，不是一个最终产品，它提供了一 个开发平台和一个运行平台，软件开发商使用开发平台可以快速构建所需的应用 系统，并将应用系统部署到运行平台运行。杭州信雅达系统工程有限公司的 s u n f l o w 2 1 ，其在技术的先进性等方面已经明显处于国内领先地位，采用基于域 的三级分层联邦系统架构，基于j 2 e e 平台开发，是一个分布式的工作流管理系 统，具有很强的业务描述能力，能够描述目前非常复杂的业务流程，完全符合 4 武汉理工大学硕士学位论文 w f m c 标准，互操作性能好【3 们。上海东兰科技发展有限公司的d l f l o ，参照w f m c 所提供的工作流模型，完全按照m i c r o s o f td n a ( d i s t r i b u t e di n t e r n e ta p p l i c a t i o n ) 基于组件的多层结构技术要求进行设计开发的一个基于w e b 的工作流管理系 统，其表单定制功能强大，扩展便捷【3 1 1 。 1 3 工作流技术在应用中存在的问题 纵观o a 系统的发展过程，可以看到它已成为工作流技术的一个重要应用 领域i l j 。因此，工作流技术在办公领域的具体应用：办公工作流管理已经发展成 为o a 系统的核心组成部分【2 】。虽然工作流技术由最初的萌芽逐步发展起来， 并在办公自动化领域取得了相当的成果，但是，从工作流系统的实际应用状况来 看，还远未达到人们期待的水平。工作流管理系统开发的最初阶段缺乏统一的普 遍遵循的标准，并且限于当时软件支撑技术水平，导致不同公司的工作流管理系 统在功能上以及所采用的支撑技术、开发技术和接口上都呈现非常大的不同。这 是目前工作流管理系统存在问题的主要原因之一。目前经验过程中采用工作流管 理系统的政府和企业仍然只是少部分，而且这些系统的应用范围也很有限，并不 能全方位地支持政府和企业的关键业务流程。我们从用户应用的角度分析产生这 种状况的原因，主要有以下几点： ( 1 ) 缺乏统一可实际操作的工作流模型。目前许多的工作流模型仅仅描述 了过程的基本活动以及活动之间的时序关系，没有将过程模型和组织模型结合起 来考虑，缺乏对活动执行者的柔性支持。 ( 2 ) 实现的复杂性。工作流的应用开发不仅仅是过程中的定义，还需要做 其他许多任务，比如：对外部的应用系统进行封装，建立工作流机运行所必须的 分布计算环境，设计开发相应的用户界面等等。就目前的工作流产品来看，几乎 不能为这些任务提供什么有力的帮助，所有的工作流应用都需要工作流产品供应 商与应用开发人员进行很长时间的合作才能最终完成。 ( 3 ) 缺乏对并发访问、事务处理和异常处理的可靠支持。工作流实例在运 行过程中，可能出现多个活动同时访问共享资源的情况，各个活动在数据操作上 会相互重叠。为了保证系统正常运行，必须进行并发控制，保证数据的一致等现 象。另外工作流非正常中断时，如何及时恢复数据并保持数据的一致性也是需要 解决的问题。 1 4 本文研究内容 本文针对当前工作流技术应用方面的一些不足，结合工作流技术的特点， 武汉理工大学硕士学位论文 给出一种基于j 2 e e 的工作流引擎的设计思路及其实现原理。主要研究内容有 以下几点： ( 1 ) 分析国内外的研究现状和现有的部分工作流产品，以及当前工作流技术 中的一些主要问题： ( 2 ) 研究w f m c 定义的工作流管理系统的概念、系统组成、基本原理和实 现技术。建立面向o a 的工作流模型、o a 系统的体系结构及其实现方案。设计 和规划工作流管理系统的功能模块； ( 3 ) 基于j 2 e e 平台设计工作流引擎，用u m l 进行系统建模，对工作流引 擎的主要类、引擎接口和函数的设计，并在过程模型、组织模型、资源模型的基 础上对工作流数据库进行设计，并给出过程定义、活动定义和调度的设计，以实 际案例为背景，分析工作流引擎在办公自动化系统的实现，并给出其应用效果。 6 武汉理工大学硕士学位论文 第二章工作流基本理论 2 1 工作流管理系统 2 1 1 工作流概念 十几年来，不同的研究者对工作流分别提出了不同的定义。到目前为止， 对于工作流仍没有完全统一的定义。我们列举如下一些有代表性的定义【4 】，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。 工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，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传递、执行。 ( 2 ) g i g ag r o u p 的定义。 工作流是经营过程中可运转的部分，包括任务的顺序以及由谁来执行、支 持任务的信息流、评价与控制任务的跟踪、报告机制。 ( 3 ) i b ma l m a d e nr e s e a r c hc e n t e r 的定义。 工作流是经营过程中的一种计算机化的表示模型，定义了完成整个过程所 需用的各种参数。这些参数包括对过程中每一个单独步骤的定义、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要的应用程 - _ k 序。 ( 4 ) a m i ts h e t h 的定义。 工作流是涉及到多任务协调执行的活动，这些任务分别由不同的处理实体 来完成。一项任务定义了需要做的某些工作，它可用各种形式来进行定义，包括 在文件或电子邮件中的文本描述、一张表格、一条消息以及一个计算机程序。用 来执行任务的处理实体可以是人，也可以是计算机系统( 比如一个应用程序、一 个数据库管理系统) 。 ( 5 ) w m e v a n d e r a a l s t 的定义。 工作流是一系列工作的偏序集。工作的序列可以有多种方式，比如工作x 与y 满足x y 当且仅当x 在y 开始之前就己经就绪。 以上这些对工作流的定义是用非形式化语言对工作流所进行的描述，虽然 各有不同，但基本上都达成了这样的一个共识：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。这些工作流的定义分别反映 了经营过程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， 7 武汉理工大学硕士学位论文 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进行监控) 【3 5 1 。 2 1 2 工作流管理系统基本结构 w f m c 提出的工作流参考模型【7 j 的体系结构图( 如图2 1 所示) 。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中，它能够满 足工作流管理系统和产品应该具有的主要功能特征，可为实现工作流产品之间的 互操作提供公共的基础。必须指出，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，同样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。一般说来，工作实现不同工作流产 品之间的集成，它们会按照互操作和协作的不同要求在一定层次上开放其接口。 l 鎏篮2 乡电 生成l 组织角色 模型数据 引用 l i 引用 l i - i - 作流l i 执行服务0 应用 丽 工作流 应用数据 _ 吕系搿篡 口外部产品数据 图2 1 工作流管理系统的参考模型 工作流管理系统主要由三类构件组成： ( 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个或多个软件构件使用的数据。 ( 3 ) 应用与应用数据。对于工作流管理系统来说，它们不是工作流管理系统 的组成部分，而是属于外部系统和数据，它们被工作流系统调用来完成整个和部 8 管控 膏懒 武汉理工大学硕士学位论文 分工作流管理的功能。 工作流参考模型涉及如下几种数据： ( 1 ) 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进行控制。 用户、应用程序或其他的工作流引擎发消息请求来获得工作流控制数据的内容。 ( 2 ) 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。 ( 3 ) 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。它们是针对应用程序的，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。工作流管理系统无法 也不需要对它们进行访问。 2 2 工作流基本模型 工作流模型是对工作流的抽象表示，也就是企业业务过程的抽象表示。工 作流模型一般就是用于工作流管理系统中建造时的过程建模，在建造时利用一个 或者多个建模方法及其建模工具来完成实际的业务过程向计算机可处理的形式 化定义的转化【2 。理想的工作流模型除了应该支持完整的工作流概念定义外， 还应该能够清楚地描述任意业务情况下的工作流，适应用户在建模过程中所提出 的各种要求。 w f m c 组织建议的工作流基本的过程定义元模型如图2 2 所示【4 】= 角色 包含 技调用的 应用程序 图2 2 基本的过程定义元模型 9 可匏 麓引用 姜 可躺一 武汉理工大学硕士学位论文 图2 2 说明一个工作流模板定义是由若干活动组成的，并包含若干工作流数 据，这些相关数据可能由不同的活动使用，也可能由执行活动的应用程序使用， 还可能被用在转化条件中。而一个活动要么由角色来执行，要么由应用程序来执 行，而且在执行完活动之后，可能根据相应的转移条件，执行不同的后续活动。 实际上在业务过程定义的时候有控制转移和数据转移，控制转移和数据转移的方 向可以不一致，因为有时有控制转移的时候不一定有数据转移，有时数据转移不 仅仅转移给控制转移的下一个节点。下面对w f m c 工作流模板中的相关术语进 行解释和说明： ( 1 ) 工作流模型。也称作过程定义，是业务过程的计算机化的形式表示。 它定义的是过程运行中会涉及到的各种参数，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w f m s 所实现的 工作流模型各不相同。 ( 2 ) 过程定义工具。过程定义工具给用户提供一种对实际业务过程进行分 析、建模的手段，并生成业务过程的可被计算机处理的形式化描述( 过程定义) 。 过程定义工具与工作流执行服务之间的交互是通过工作流过程定义读写接口完 成的，它为工作流过程定义信息的交换提供了标准的互换格式及a p i 调用。 ( 3 ) 被调应用程序。它是工作流执行服务在过程实例的运行过程中调用的、 用以对应用数据进行处理的应用程序。活动工作流中的一个逻辑步骤称环节。它 包含的信息包括：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) 。活动又分为人工活动或者自动活动，人工活动由人来执行，而自动活动则 可能由应用程序来执行。 ( 4 ) 工作流相关数据。它定义工作流执行过程中需要用到的数据，包括简 单的数据类型与复杂的企业对象。 ( 5 ) 转移条件。转移条件是定义在工作流数据集( 包括控制数据和相关数 据) 上的二值函数。 ( 6 ) 控制转移。控制转移实际是企业的业务规则，即一个活动执行完后根 据控制转移执行下面的活动，控制转移在活动图的过程表示中往往用转移连接弧 来表示。 ( 7 ) 数据转移。在活动的执行过程中，工作流相关数据往往成为不同活动 的执行参数，在活动的执行过程中就会涉及到数据转移。工作流模型定义是通过 控制连接和数据连接将不同的活动连成一个网。数据转移表示活动之间的数据传 递关系，而控制转移表示活动之间依赖关系。 ( 8 ) 角色。一定范围职责的集合，不指特定的人或事物，需要根据企业的 l o 武汉理工大学硕士学位论文 自动化程度来判定，如当执行发送e m a i l 这样的活动，在自动化程度比较低的 企业往往是由人来执行，而在自动化程度比较高的企业却是由应用程序来完成。 我们定义的角色并不包括应用程序，要么是成员，要么是子组织，子组织是由企 业中的成员或者角色组成的。 但是w f m c 定义的该工作流模型元素对于这个企业的组织、资源等要素却 没有进行比较全面的考虑，实际上在一个工作流系统中企业应用系统需要对企业 的成员和资源进行适当的配置和管理，不仅仅要考虑到企业的业务过程模型，还 要考虑到整个企业的组织模型和资源模型。 2 2 1 过程模型 r 任务节点 塞耋篓霉动 节点逻辑节点 茎薹主厂有条件连接弧 卜士世b 厂开始节点连接并狲燧接呵无条件连接弧 l 标志节点1 结束节点职抖l 数据连接弧 武汉理工大学硕士学位论文 与任务节点相比，逻辑节点并不代表真正需要执行的活动，它是为了表示 任务节点之间的逻辑关系而设立的。在一个工作流过程中，活动间的逻辑关系并 不仅仅是串行的顺序关系，还有可能出现较为复杂的“与 、“或 关系组合。 3 ) 标志节点。 标志节点有两种类型，分别是“开始节点”和“结束节点”。它们主要起到 一种标记性的作用。“开始节点 是一个工作流模型( 或过程) 的唯一入口点， 它没有前驱节点。一个流程开始执行时，最先被激活的就是“开始节点 ，然后 由“开始节点”去激活后继的节点。与“开始节点 相对应，“结束节点”是一 个工作流模型( 或过程) 的唯一出口，它没有后继节点。一旦“结束节点”被激 活，则标志着整个流程的结束。 ( 2 ) 连接弧。 作为活动网络图中的另一类组成元素，连接弧是位于节点之间的有向线段， 它从前驱节点指向后继节点。根据不同连接弧所表达含义的不同，连接弧可以分 为控制连接弧和数据连接弧两大类： 1 ) 控制连接弧。 两个节点可由控制连接弧连接，其行为规则是：只有当前驱节点执行完毕 后，并且经过该控制连接弧的转移，后继节点才被允许执行。控制连接弧体现了 过程的控制逻辑、节点间的时序关系。控制节点的转移标志着节点状态的转移和 整个过程的推进。 控制连接弧又分为有条件连接弧和无条件连接弧。无条件连接弧表现了一 种顺序关系，它不需要经过任何条件的判断，只要前驱节点执行完毕，即可激活 后继节点。有条件连接弧则根据不同的情况，通过满足条件的控制连接弧的转移 实现某一节点的多个后继节点的选择性激活。 2 ) 数据连接弧。 有些情况下，控制流和数据流会发生不一致。比如，某一节点执行完毕， 不仅仅要向经过控制连接弧与其相连接的后继节点提供数据，而且还有可能向其 他节点提供数据，而其它节点与这个执行完毕的节点间又不构成合理的控制逻辑 上的顺序关系，所以无法用控制连接弧来表示。 考虑到使系统的设计与实现比较容易，系统对连接弧进行了简化分类。分 成条件连接弧和无条件连接弧。无条件连接弧表示“永真 ，即当前驱节点全部 执行结束，后继节点开始执行。条件连接弧表示“不定型”，即当前驱节点执行 结束后要根据条件来进行路由选择。条件连接弧包含了转移条件，转移条件决定 了工作流执行过程中由开始节点到结束节点之间的路径。不同的执行结果将选择 不同的条件连接弧发生转移来执行不同的后继节点。具体执行规则：前驱节点执 武汉理工大学硕士学位论文 行结束，根据条件来选择至少一个后继节点执行。 办公自动化系统中过程模型反映实际业务流程信息。业务流程从逻辑上可 以包括一个和几个子流程。一个流程或子流程由若干活动组成，活动间存在一个 或几个子流程。一个流程或子流程由若干活动组成，活动间存在执行关系。活动 又可以看作是由若干个具有可操作性的任务项组成。过程模型把组织机构、应用 数据、表单与实际应用步骤联系起来。 2 2 2 组织模型 组织模型是用来定义企业中的组织形式的模型f 3 l 。它应该提供灵活的结构一 适应不同的企业或企业中不同的组织。建立一个具有层次化结构的组织模型，应 包含有五种实体，分别是：“人员 、“角色、“职务 、“部门 和“团队。它们 的定义如下： ( 1 ) 人员。人员对应于企业中每一个雇员，是一个独立的、具有一定行为能 力和技术能力的人的实体。 ( 2 ) 角色。以技能为前提，能够提供完成某项功能人员的总称，如车工、打 字员、程序员。 ( 3 ) 职务。以行政责任为前提，代表了管理上的等级关系，如经理、科长、 业务主管、职员。 ( 4 ) 部门。部门对应于企业的静态结构划分，由企业的实际部门设置情况来 决定，可以是传统的面向职能的，也可以是现在流行的面向过程与客户的。 ( 5 ) 团队。以执行某一任务为目标而动态组件的、跨部门划分的一直组织结 构。 组织模型中这五种实体之间具有如下的几种关系：组成关系、负责关系、 资格关系和设置关系，其结构模型如图2 4 所示。 图2 4 组织模型结构图 组织模型中这五种实体分别体现了不同的组织功能。 “人员 直接对应于企业中实际存在的每一名员工，是组成其他四类组织 武汉理工大学硕士学位论文 形式的最基本要素。 每一个员工根据其掌握的技能可能具有一个或多个“角色，而每个角色 下面也会对应一名或多名企业人员。 “部门 一般是由地理位置相同而且在企业内部具有相同任务目标的人员 组成的，它体现了传统的面向职能的企业组织形式。 在部门中根据责任的不同设置并划分了多个“职务 ，职务间形成上下级关 系，下级对上级负责。 为了适应市场变化或者其他临时的需要，不同部门、不同职务、不同角色 的人员可以动态组织起来，在一段时间内临时形成一种组织形式，这就是“团体。 它不是传统的面向功能的组织结构，而是面向过程的组织。 所以说，“部门 和“职务 是面向职能设置的，而“角色”和“团队 是 面向过程设置的。其中“部门 和“职务这两种实体的内部结构都是自上而下 逐层分解的树状结构。 组织模型的建立为工作流模型提供了有关人的视图。在工作流模型实例化 阶段，组织模型中的人员将会根据职务映射不同的角色，执行特定的活动，从而 与过程模型联系起来。 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