（机械设计及理论专业论文）产品数据管理中流程管理的研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 p d m 中，产品的设计、开发、维护、回收整个生命周期过程是一个涉及到利用各 种资源进行的一个系统活动因此，要想有效地管理与产品相关的所有信息与过程， 协作企业整个产品开发中的活动，结合企业的产品开发结构及流程，在p d m 中建立完 备的流程管理是十分重要的) 本文结合p d m 系统中产品开发过程中的产品结构管理，引a i 作流管理及建模思 想，将与产品相关的静态数据与设计过程相关的动态数据完整地连结起来，阐述了p d m 中基于产品结构的流程管理，它对实现企业产品设计过程与产品信息的有效管理是很 有意义的 流程管理中工作流建模是对整个流程的抽象描述本文结合p d m 中的流程管理的 应用环境，提出了基于组件的工作流建模实现方式( 这样，一方面使p d m 中流程管理 建模更加灵活、移植性更强、模块化更好、维护更加方便：另一方面，基于c o m d c o m 的组件化建模使流程管理具有更灵活的伸缩性、扩展性? 同时，本文也针对产品设计过程中活动的不同特点，从任务流与工作流的角度分 别加以描述另外也分析了产品结构建立过程中任务的活动流向，并从横向的逻辑与 纵向的层次结构加以分析 l 最后，这篇文章阐述了p d m 中流程管理及基于组件工作流建模的框架体系、以及 相关数据结构最后给出了文档流程管理的运行实例) 。一 关键词：流程管理；工作流组件产品结构7 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t i np d m ，t h ew h o l ep r o d u c td e s i g n ，m a n u f a c t u r e ，m a i n t e n a n c e ，r e c l a i m i n gp r o c e s si s a s v s t e ma c tr e l a t i n gt o u s ea l lk i n d so fs o u r c e s t h e r e f o r e ，i no r d e rt om a n a g et h o s e i n f o r m a t i o na n dp r o c e s s e sr e l a t i n g t o p r o d u c t ，c o l l a b o r a t e w i t hw h o l ei n d u s t r yp r o d u c t d e s i g na c t se f f i c i e n t l y ，i t i s v e r yi m p o r t a n tt o e s t a b l i s hs e l f - c o n t a i n e df l o wm a n a g e m e n t i n t e g r a t i n gw i t hi n d u s t r yp r o d u c ts t r u c t u r ea n d f l o w i nt h i st h e s i s ，b r i n g i n gi nw o r k f l o wm a n a g e m e n ta n dm o d e l i n gt h o u g h t ，i n t e g r a t i n g w i t hp r o d u c ts t r u c t u r ea n dp r o j e c tm a n a g e m e n to fp r o d u c td e s i g ni np d ms y s t e m ，j o i n i n g s t a t i cd a t u m r e l a t i n gt op r o d u c t w i t hd y n a m i cd a t u m r e l a t i n gt od e s i g np r o c e s s e s ，t h i st h e s i s e x p o u n d sp d m f l o wm a n a g e m e n tb a s e do np r o d u c ts t r u c t u r e ，w h i c hi sv e r ys i g n i f i c a n tt o i e a l i z ee f f i c i e n tm a n a g e m e n to f i n d u s t r yp r o d u c td e s i g np r o c e s sa n di n f o r m a t i o n i nf l o wm a n a g e m e n t ，w o r k f l o wm o d e li st h ea b s t r a c td e s c r i p t i o no ff l o wi n s t a n c e i n t h i st h e s i s ，a c c o r d i n gt ot h ea p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n to ff l o wm a n a g e m e n ti np d m ，af l o w m o d e l i n gr e a l i z a t i o ni sp u tf o r w a r d ，w h i c hi sb a s e do nc o m p o n e n t ，a n dm a k e sp d m f l o w m a n a g e m e n tm o r ee f f i c i e n t 、r e p l a c e m e n ts t r o n g e r 、m o d u l a r i z a t i o nb e t t e r 、a n dm a i n t e n a n c e m o r e c o n v e n i e n t ，a tt h es a m et i m e ，w h i c ha l s om a k e sf l o wm a n a g e m e n th a v em o r ef e x i b l e r e t r a c t i l i t ya n de x p a n s i b i l i t y i na l l u s i o nt od i f f e r e n tc h a r a c t e ro f a c t i v i t yi nd e s i g np r o c e s s ，t h i st h e s i sp u t sf o r w a r d t ot a s kf l o wa n dw o r kf l o wt od e s c r i b es e p a r a t e l y a n da n a l y s i s f l o w i n gd i r e c t i o no ft a s k f l o wf r o ml o n g i t u d i n a l l yh i e r a r c h i c a ls t r u c t u r ea n dt r a n s v e r s e l y l o g i c a l o r d e rd u r i n gt h e c o u r s e o f p r o d u c t s t r u c t u r e sc o n s t r u c t i n g f i n a l l y , t h i st h e s i se x p o u n d st h es y s t e ma n dd a t as t r u c t u r eo ff l o wm a n a g e m e n ta n d w o r k f l o w m o d e l i n g ，a n dg i v e sa ne x a m p l eo f d o c u m e n tf l o w m a n a g e m e n t k e yw o r d ：f l o wm a n a g e m e n tw o r k f l o w c o m p o n e n t p r o d u c t s t r u c t u r e i i 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题的来源、目的、意义 1绪论 2 0 世纪6 0 ，7 0 年代，企业在其的产品的生产与设计过程中开始使用了c a d ，c a m 等技术但对于制造企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经目益成熟，但各单 元自成体系，相互问缺少信息沟通与协调，这就产生了，所谓的“信息孤岛”问题，随 着这种情况的突出，许多企业已经意识到了实现信息的有序与综合管理对于企业的生 存与发展是非常重要的 面对上述问题，九十年代初产生了一项新的技术，这就是p d m ( 产品数据管理技 术) p d m 技术及应用的快速发展，在制造业企业及很多其它的行业中获得了极大的重 视p d m 可以定义为以软件为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、及 所用的资源一体化集成、管理的技术，它明确定位为面向企业，以产品为管理的核心， 以数据、过程、资源为管理的三大要素所有的信息组织和资源管理都是围绕着产品 设计来展开的，如图1 1 所示： 丽至丽面藉 7 一、 过程 盖豢j 。| 釜形 作为2 0 世纪末出现的技术，p d m 继承并发展了c i m ( 生命周期管理) 、项目管理 及工作流管理等的思想，在系统工程的指导下，用整体优化的观念对产品设计数据及 生产过程进行了描述，规范了产品生命周期管理，保持了整个产品生命期内的数据信 华中科技大学硕士学位论文 息的一致性、可管理性及可跟踪性总体的来说，p d m 是管理与产品相关的下述信息与 过程的技术 ( 1 )品有关的所有过程，电就是这些过程的定义与描述、管理，同时也包括了 信息的处理与分配 ( 2 )与产品相关的所有信息，也就是描述产品的各种信息，包括部件信息、结 构信息、文件、审批及c a d 档案等 本课题来源于华中科技大学c a d 中一心的p d m 系统软件基于w e b 与组件技术制造信 息集成系统的开发与研究课题的目的是结合p d m 中的产品管理，项目管理及先进的 工作流管理理念，融合现有的些先进技术，为产品的整个周期中活动建立起完备的 流程，其目的是基于c o m 、d c o m 标准，采用基于组件的产品开发技术和基于w e b 的技 术，开发出各种数据处理组件，真正实现组件开发实现p d m 基于分布环境下的串并 行工作流模板的定义、工作流规则的定义，实现工作流的可视化和工作流的动态管理， 工作流的系统建模和实现方式其意义是： ( 1 ) 传统工作流通常按预定的流程模板执行，难以动态调整，因而它是静态和 刚性工作流它侧重于文件的审批和分发流程，分发的是不同的拷贝，由于缺乏对后 发文档的统一控制和管理因此它难以确保数据的一致性和安全性面对新的计算环 境，传统工作流管理就显得力不从心了本课题就新环境下工作流管理进行研究和探 讨，为今后工作流管理的进一步完善和改进打下基础 ( 2 ) 采用c o m , 7 d c o m 技术的工作流管理系统具有良好的可扩展性和柔性，很好的 解决了原来工作流管理系统所存在的一些瓶颈问题 ( 3 ) 新环境的协同开发：首先将一个大项目分成不同的小项目，再将每一个小 项目分配成不同的任务，而且任务下面还可以分解成不同的小任务，由此形成一棵流 程树通过定义工作流规则，利用c o m d c o m 技术，运用工作流管理将流程树建模，就 可以实施对整个项目进行有效监控与管理 1 2 工作流管理研究与应用 1 2 1 概况 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、规则和过程来进行执行和监控，达到提高生产纽织 水平和工作效率的目的工作流技术为企业更好地实现经营目标提供了先进的手段 华中科技大学硕士学位论文 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 t c 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 一个工作流包括一组活动及它们的相互顺序关系，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( 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 如下图i 2 是其的一个简 单仍j 子 价格计算 一，、 定单检查i = 、库存查找，：二 、一7l 一7 文件准备l 二二 7 一 一 修改建议i 二， 发j 差 、一 2 一简单的定单工作流程 发送货物 目前，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 1 i e n t s e r v e r 体系结构、分布式处理技术( c o r b 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 1 2 2 研究与应用 随着网络技术、计算机技术、分布式数据库、c o r b a 、c o m d c o m 等标准的发展与 璺 ，一 华中科技大学硕士学位论文 应用，工作流技术及管理系统也获得了发展工作流的实现技术，建模方法上获得了许 多研究成果，提出了许多新的思想从其的实现技术方面，当前的工作流研究集中在以 上几个方面： 基于c o r b a ：随着c o r b a 标准的完善，系统采用c o r b a 作为底层支持技术的工 作流管理系统得到了很好的发展，尤其是在分布式系统中 基于w e b 的工作流系统通过w w w 来实现任务的协作：工作流可以通过w e b 扩展 到多个企业，并且将会实现多个基于w e b 的工作流服务器之间的协同工作此种 结构与集中式工作流引擎结构相似，只是采用了超瘦客户模式客户端仅需浏览 器，而用户所需的功能模块在服务器端存储和执行基于表单的工作流产品通常 有如下特点：1 ) 使用消息服务器来实现流程实例的流转；2 ) 流程逻辑不集中 执行，而是在用户与电子表单和电子邮件信箱交互时完成：3 ) 任务分配在流程 实例初启时就己定好，并按此进行传递：4 ) 用户界面通常采用表单的格式；5 ) 表单与数据库相连，数据存储于数据库中，通过表单显示出来基于工作流引擎 的工作流产品通常包含如下组件：1 ) 存储流程定义的数据库；2 ) 记录流程实 例的数据库；3 ) 工作流引擎( 负责流程逻辑的实施、更新流程实例、任务分配、 异常处理) ：4 ) 客户端程序( 负责与工作流引擎通讯、获取任务、激活工具等) 目前，大多数基于工作流引擎的产品在s e r v e r 端与c l i e n t 端的通讯对于客户 端来说是透明的，其底层的通讯机制的实现往往采取类似r p c 的机制 图1 3 基于工作流引擎的产品示意图 基于消息队列与t pm o n i t o r ：消息队列与t pm c ，n i f o r 能为上层应用系统提供 可靠的消息通信与维护机制，为工作流管理系统的可靠执行与故障恢复提供了 4 华中科技大学硕士学位论文 良好的保证 基于可移动代理：这类工作流研究的要点主要是解决集中式工作流管理系统带 来的性能与单点失败问题利用可移动代理的持久能力，可以间接保证系统的可 靠性，并能适用于复杂的计算环境 基于扩展事务模型：g e o r g i a 大学的a m i ts h e 【h 等人提出了基于事务模型的工 作流管理系统这种思想是强调了工作流密切相关的事务属性，一个事务工作流 包含了多个任务的协作运行这些任务可能要访问到异构的，分布的数据库，任 务问的协调是通过相互依赖控制流法进行描述的它为每一个任务定义了执行 的先决条件，这些条件可以是基于其它任务的执行状态 分布式工作流：工作流管理系统的结构已经有原来的只能支持单一的工作组环 境发展到现在可以支持企业级( 甚至企业间) 的工作流环境一个工作流实例可 以通过局域网、广域网分布在不同的服务器和答，。端，而且服务器的故障所造 成的影响将被减少到最小因而，大大提高了系统的可扩展性、实用性和管理能 力 随着工作流技术的成熟与完善，工作流在很多领域获得了应用，产生了许多新的 工作流应用模式 与专家系统结合形成了基于专家系统的工作流管理系统的研究与应用，基于专 家系统的工作流模型包括了专家系统、工作流管理及数据库技术系统由过程定 义模块、工作流管理模块、知识管理模块和知识获取模块组成将专家系统中的 知识模型，知识获取，推理机制等，与工作流中的决策过程等结合起来，使得 工作流程的管理更加有序有效，也将提高企业管理的整体水平 与并行工程结合起来，使工作流管理与协同环境紧密结合了起来并行工程是一 个典型的工作流实例，其所有的业务处理活动都是由一系列工作流组成从概念 设计到生产制造，构成了非常复杂的工作流，其中既包含控制流，又包含数据 流；它涉及多个人和多个系统的操作因此，利用工作流管理技术可以为并行工 程中涉及的产品信息、开发活动、企业资源和组织机构等方面分别建立相应的 工作流模型，并在模型间建立映射关系，将各阶段有效地组织起来另外，工作 流管理系统强调任务间的协同工作，这正是并行工程的核心内容之一的协同工 作环境所要实现的目标目前已有的绝大多数工作流管理产品都是面向普通的 商务应用，而不是面向大型工程应用的，因此存在一定的缺陷如：只能描述简 单的工作流，而不适合复杂过程处理；在复杂的异构环境中不能提供很好的互 操作性：不适合大规模的应用，缺乏可伸缩性；只适合于小团体和轻负载，缺 乏有效的后备机制，不具备强的故障恢复能力和健壮性因此，在现有的技术条 华中科技大学硕士学位论文 件下，通常将其分成两部份来考虑，即产品数据管理系统和协同工作环境系统， 分别管理产品数据信息和非产品数据信息的收集和发放 与电子商务结合起来，产生了面向过程的电子商务与组织的电子商务的工作流 应用模式在传统的电子商务的应用模式包含了商家到消费者与商家到商家，将 工作流的流程的管理与电子商务的开放式环境结合起来，形成了组织间的基于 工作流的电子商务应用模式 同时新的技术的出现，如智能代理，x m l 等新技术的应用，也使工作流管理的理论 发展，应用等方面上了一个新的台阶 1 3p d m 中的流程管理 产品从有市场需求到最终消亡的整个生命周期中，般要经过设计、工艺、制造、 维护、回收等阶段，不同阶段都要产生和使用不同的产品数据，而且这些产品数据的来 源和经历的流程各不相同因此，p d m 中流程管理立足于产品的整个生命周期，对与产 品相关的所有流程进行有效的管理 在企业中，产品的开发一般以项目和集成产品开发团队( i n t e g r a t e dp r o d u c tt e a m ： i p t ) 为组织模式，遵循自顶向下，由粗到细的产品开发模式，而且机械产品又是由零部 件装配而成的，产品的设计实际上就是对组成产品零部件的设计和零部件之间装配关系 的设计，而文档描述了产品或零部件某方面的详细消息，因此产品开发项目的管理与产 品、零部件以及产品结构是不可分的 类似于产品由零部件装配而成，管理产品开发的项目也可以分解多个子任务，并且 各子任务也可以根据需要进一步分解，任务分解的原则可以根据企业产品开发模式的不 同而变化，既可以按产品的功能模块进行划分，也可以按组成产品的零部件进行划分， 事实上由于产品开发本来就要求构成产品的零部件尽量标准化和模块化，因此，不论按 功能还是按模块划分产品开发任务都与产品结构有紧密的联系在p d m 中定义按项目和 任务从组织产品开发的模式为基于项目的任务流，因为项目和任务一般都是跨部门和专 业的，因此项目和任务是比较宏观的概念当设计具体的零部件时，与该零部件相关的 所有详细信息，如图纸、工艺、计算说明书和测试报告等都时以文档的方式存储的，p d m 中一般是通过工作流来保证这些文档的正确性，也就是说任何文档的归档都需要经过类 似于设计、校对、标准化和审核这样的流程，而且涉及该流程的人员一般不会超出产品 开发团队内部 在产品开发过程中还可能因制造、使用过程中出现的问题而需要更改产品数据， 而对产品数据的更改不仅要影响产品设计，还可能影响工艺、制造、零部件库存、生 华中科技大学硕士学位论文 产管理等很多方面，而且更改时必须综合考虑成本、交货周期等方面的影响，因此流 程管理中另一个重要的功能是工程变更管理 对产品开发流程进行管理是产品数据管理系统的器本要求目前，企业的产品开 发已经不再是传统的按专业分工的开发方式，而是采取集成产品开发团队的方式这 种开发方式要求企业在产品生命周期的全过程中实现信息集成、功能集成和过程集 成，而p d m 正是为实现集成的框架，将产品开发过程石成是由一系列的任务构成的， 在每个任务执行者利用各种计算机辅助工具，如c a b 、c a t f 、c a m 及其他应用工具来 产生、接收和处理产品数据 由于各种不确定因素的影响，如市场需求变化、产6 开发人员疏忽以及产品使用 中的问题等原因，对设计过程中或己归档的产品数据进行更改是难免的，这就涉及到 p d m 流程管理中的变更与发布 1 4 论文的工作及关键技术 1 4 1 实现的目标 工作流模板的创建：工作流模板可视化，它是实现工作流实例化的工具流程 管理员动态地分配用户，使得组员之间可以协同j j 作能指定流程的每个阶段的 任务名称、角色和权限 工作流实例化：工作流实例由可以串、并行执行的多个工作流步骤组成由于文 档的相关性，决定了工作流实例处理流程的相关性 设计流程步骤框图：工作流模板提供一个方便、直观的工作流实例化工具，能 够组织串、并行工作流程，你可以根据企业的具体流程模式设计出直观的流程 框图用不同的彩色标志不同的流程阶段所处的工作状态 工作流规则的定义：在工作流模板的基础上，定义工作流实例执行过程的路由 选择和异常处理 工作流任务的动态分配：动态分配每个工作流步骤的执行人员、角色和权限， 实时监控工作流的执行状态 7 华中科技大学硕士学位论文 1 4 2 关键技术 按照w f m c 提出的工作流参考模型，个工作流系统包括过程定义工具、工作流 机、工作流管理工具、工作流客户应用和工作流机直接调用的应用等功能模块这些 各模块间的协作及通信需要灵活的实现机制，灵活的建模、c o m d c o m 规范等保证了这 些要求得以实现，为系统运行提供了一个软件平台 要确定系统各组成部分之间的协作过程 从模型的提交、运转到监控涉及多个软件模块间的协作采用自顶向下用来完成 各个伙伴企业内部的流程建模，从而形成整个工作流模型 工作流规则的定义和详细划分，以及灵活组合运用 工作流规则为工作流实例的任意创建提供方便通过路由、监测、控制和异常处 理等来实现路由类型( r o u t i n g ) ：通过设置各种控制条件可以实现工作流步骤执行 时序的控制，根据工作流实例的执行情况自动控制工作流步骤执行顺序路由工作流 规则是实现柔性工作流管理的关键监控类型( m o n i t c ，r in g ) ：可以利用监测规则自 动收集工作流信息，如了解执行进度、完成质量、存在的问题，以及及时采取适当措 施来改善工作流管理管理类型( m a n a g i n g ) ：用于控制执行人对工作流实例、步骤 或文档的操作，保证工作流执行的合法性和数据安全性此外，它还能自动触发各种 预定义操作来协调工作流的执行，如发送消息，传送文档等异常处理类型：为提高 工作流执行的异常处理能力而设置 工作流的并发执行和控制 工作流的并发执行可迸一步分为两种：第一种是同一工作流可以有多个实例并发 执行；第二种是不同工作流的多个实例也可同时执行工作流并发必然引发许多相关 问题，并发问题是我们分析工作流交互执行所必须提供的机制引入”原子活动单元” 的概念，把不允许多个并发工作任务交叉执行的任务集合定义为“原子活动单元”( 类 似操作系统中的临界区概念) 当每个活动结束时，把执行结果告知管理系统；当所 有活动结束后，管理系统决定是否需要某些补充的活动若所有的活动都被成功地执 行，则原子活动单元成功执行若原子活动单元是为了保持数据的一致性，则对数据 的改变必须在所有活动结束以后进行，否则这些数据的改变必须全部放弃为了防止 因为系统失败引起的数据的丢失，把所有的情况记录在某个位置，在原子活动单元成 功执行之后再对数据库进行操作 基于“事件驱动”的工作流 当某一运行客户机的“流程线程”发现队列中有新的信息，便创建一个“活动线 程”，开始一个具体的活动，同时在”实例表”中建立相关项目，用于记录该活动的详 华中科技大学硕士学位论文 细执行情况该“活动线程”通过检查开始条件来决定是否可以开始运行若条件还不 能满足，即有些控制信息仍未接收到，便在“实例表”中该线程的开始条件中标明已 取得的控制信息，然后使该线程处于不活动的睡眠状态，直到“流程线程”因发现新 的信息而被唤醒若条件失败，l 纭活动便被认为已经终j 上，同时死路的信息被传送到 相应的队列若条件成功，便执i n 亥活动执行完毕时，检查是否符合出口条件，若不 符合则再次执行，直到符合为止最后将输出数据送入棚关的队列，同时将自身队列 中的信息和”实例表”r h 相应项日删除 1 5 本章小结 本誊介绍了课题的求源，意义，目的等然后介绍j 7j 一作流管理技术的发展研究情 况以及p d m 中的流程管理的基本1 兄，最后阐述了研究生阶段所完成的工作流建模的内 容及流程管理的关键技术 一 g 华中科技大学硕士学位论文 2 工作流管理系统及建模模型研究 2 1 引言 最近几年，工作流技术的研究和应用已引起了研究人员、开发人员和用户的普遍关 注同时，当前企业规模在不断扩大，信息资源正以惊人的速度增长，面对这样一个异 构、分布、松散耦合型的计算环境，虚拟组织、分布决策以及客户，7 服务器结构、联邦 系统和分布式处理技术( w w w 、c o r b a 、o l e 、l a v a ) ，无1 ：预示着以前单一的集中化信息 处理方式的终结”1 要实现这一切，首先要建立一个能以有效的集中管理方式执行的异 构分布式执行环境，工作流管理系统由此孕育而生了，并在很多领域获得了快速的发展 及应用( p d m ，办公自动化) 2 2 工作流管理系统 2 2 1 基本概念 工作流( w o r k f o w ) 是为提高工作效率而提出的，目前尚无统一、明确的定义工 作流管理联盟( w o r k f i o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o i l ) 将工作流定义为：业务流程的全部或 部分自动化，在此过程中，文档、信息或任务按照一定的过程规则流转，实现组织成员 间的协调工作以达到业务的整体目标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，为企业更好地实现生产，经营目 标提供了先进的手段“o ，它是一种反应业务流程的计算机化的模型，是为了在先进的 环境支持下生产过程集成与经营过程自动化的而建立的可由工作流管理系统执行的业 务模型“在实际过程中，可以更广泛的把凡是由计算机软件系统控制其执行过程的都 叫工作流，在不同的应用中，因工作流的管理信息不同，它的实现过程、集成方式也不 同如下图2 1 是工作流的研究领域 华中科技大学硕士学位论文 一一一、 工作流系统管 ；工作流定义- 、工作流 理 一一一广_ 1 工作流自动化 图2 1 工作流研究领域 对于工作流管理系统，w f m c 给出的定义是：工作流管理系统是一个软件系统，其 完成工作流的定义与管理，并按照在计算机中预定义的上作流逻辑推动工作流的实例的 执行通常，它和工作流执行者( 入、应用) 交互，推进【作流实例的执行，并监控工 作流的运行状态在很大程度上，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4 ：过工作流管理系统支撑的范围 比较大、环境比较复杂而己，所以也有人称工作流管理系统是业务操作系统( b o s b u sj h e s so p e r a t i n g s y s t e m ) l ：j 在工作流管理系统的支撑下，通过集成具体的业务应 用软件和操作人员的界面操作，才能够良好地完成对企_ k 经营过程运行的支持所以， 工作流管理系统在一个企业或部门的经营过程中的应用过程是一个业务应用软件系统 的集成与实施过程，图2 2 是工作流管理中各实体间的关系 一一一。些兰流乡 ，i i 、 工诈斋百理、 、兰三坠，、创建与管理1 影， 分解i、j l 控制 i 姗趋一磊! 亲穿， 、 、一一7 - 一一专： - ：一 图2 2 工作流管理中各实体间的关系 华中科技大学硕士学位论文 业务沉程( b u s i n e s sp r o c e s s ) ：在功能确定的组织结构中，能够实现业务目标和 策略的相互连接的过程和活动集例如，投保过程、项目开发过程等 过程定义( p r o c e s sd e f i n i t i o n ) ：业务流程的形式化描述，用来支持系统建模和 运行过程的自动化过程可分解为一系列子过程和活动，其定义主要包括描述过 程起始、终止的活动关系1 9 络以及一些关于个体行为的信息，如组织成员、与 i t 相关的应用和数据等 活动( a c t i v i t y ) ：实现过程逻辑步骤的工作任务的描述，般分为手工操作和自 动处理两类活动是过程执行中可被工作机调度的最小工作单元，要求有人或机 器的参与 工作流管理系统( w o r k f ( ) w 、_ l a n a g e m e n ts y s t e m ，w l ? m s ) ：种能定义、创建和管 理工作流执行的系统它可通过单个或多个工作机运行，并能存储和解释过程定 义 过程7 活动实例( p r o c e s s a c t i v i t y i n s t a n c e s ) ：实际运行中的个过程或活动 每个实例代表个能独立控制执行、具有内部状态的线程，可被外界通过标识进 2 2 2 工作流管理系统模型及分类 根据工作流管理联盟的定义，w f m s 应遵循一定的标准实现互连和互操作，以便 它们能够被纳入一个统一的框架中，如图2 3 是工作流管理系统的参考模型： 流程定义工具 图2 3 工作流管理系统参考模型 一 l2 华中科技大学硕士学位论文 i i i i i i ( 1 ) 流程定义工具 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流程定义：具通过接e l1 与工作流执行服务交互，接口l 也称 工作流流程定义读，7 写按i z l ，它为流程定义与工作流执行服务之间的信息交换提供了 标准的接臼格式和a , c ，调用 ( 2 ) 工作流执行服务 通过个或多个工作流引擎，激活并解释执行流程定义的全部或部分业务信息，并同 外部的应用程序进行交互来完成工作流程实例的创建、# t t f h 管理，然后生成有关的 工作项或任务通知用户进行相应的处理等 ( 3 ) 在某些大型的分布式的w f m s 中，需要多个工作流引擎来共同完成一个大的 工作流程可能包含多个子流程，并且某些子流程可能需要其他异质的工作流执行服务 来完成这就需要多个w f m s 进行交互协作而接口4 ( f d 桑作接【 ) 则为异质工作流执 行服务提供了互连模型、互连一致性及操作元素的定义和标准， ( 4 ) 客户应用程序 处理流程实例执行过程中需要人r 干预的任务，包括处理时间限制等的一些处理上的 细节要求及待处理的数据对象w s 为每个用户维护。任务列表，它表示当前需要该 用户处理的任务客户与工作流执行服务通过接口5 ( 客户应用程序a p i ) 进行交互，接 l 】5 规范了用户的会话连接、流程控制、活动控制、流程状态、活动状态、任务列表 的处理和流程实例的管理等 ( 5 ) 被激活的应用程序 在流程实例的执行过程中，被调用来对各种应用数据进行处理接口3 提供了一些标 准的服务a p i ，但至今对诸如本地调用、远程调用、某些标准的互换机制等服务的语 义和语法细节尚有待进一步研究、完善目前初步确定的服务有会话建立、活动管理 等几种 ( 6 ) 系统管理和监控工具 负责对w fm s 中流程的实例的状态进行监控和管理，如用户管理、审计管理和资源控 制等它与工作流执行服务通过接t z l2 ( 管理及监控接口) 进行交互接口2 规范描述了 流程执行过程中发生的各种事件所捕获和记录的信息格式，如流程实例信息、远程操 作信息等 工作流系统根据其用途和技术的不同，可分为以下四种： ( 1 ) a d r n i n i s t r a t i v e 工作流：用于执行简单协同规9 1 u 的、可重复和可预测的流程， 它的执行步骤和规则是事先定义的，不要求控制复杂流程和访问多个信息系统 华中科技大学硕士学位论文 ( 2 ) a d h 。c 工作流：多用于执行办公流程或处理异常情况，能够提供合作协同功 能，但不控制各工作顺序，支持它的w f m s 也叫群件 ( 3 1c o l l a b o r 缸iv e 工作流：主要由参与者的交互来刻画，不像其他类型的工作 流总是向前流转，它还包括循环流和反向流由于不可能预先定义后面的流程，因而 很难使用现有工具对该类动态工作流进行建模 ( 4 ) p r o d u c t i o n 工作流：二r ：作流的高级形式，是关键业务流程的一种实现，直接 关系到组织的功能，一般指大规模复杂异构的执行环境，包含各类任务、人和组织 信贷业务和保险业务部属此类典型的例子 另外，按照底层实现技术的不同电可将工作流系统分为：邮件型工作流、文档型 工作流和过程型工作流邮件型工作流依赖于电子邮件，适用于c o l l a b o r a t i v e 和 a d h o c 工作流：文档型工作流基于文档流转的思想，它与外部应用的交互受限，适用 于a d m i n i s t r a t i v e 工作流：过程型工作流对应于p r o d u c t i f ) n 工作流，它实现自己的 通信机制，在底层数据库的基础上提供大量与传统和新的应用的接口”“ 2 2 3 功能层次 工作流管理系统在具体的应用中有不同的应用范围与实施方式，当从较高的层次 上看，工作流管理系统分为三个功能层次。1 。： ( 1 )建立阶段功能： 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主要考虑工作流过程 和相关活动的定义和建模功能过程建模主要解决如何根据过程目标和系统的约束条 件，将系统内的活动组织为适当的经营过程的问题 ( 2 ) 运行阶段的控制功能：给每个过程设定运行所需的参数，并为每个活动 分配所需要的资源，在一定的运行环境下，执行工作流过程，并完成每一个过程中活 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i t 应用工具 之间的交互( i t 应用工具可以是一些应用程序，也可是集成系统开发的某些业务模 块) 图2 4 是工作流系统功能层次模型 华中科技大学硕士学位论文 定义过程 过程分析；曹模与定义 上丹 建立阶段 运行阶段一= 一 工作流执行眦务 过程实例与控制一_ 人机交互 。一 ：软件_ 上具。应 厶丑一 用 2 2 4 逻辑结构 图2 43 _ - 作流系统功能层：父擞型 一般来说工作流管理系统由过程( 工作流) 建模j 一具、j 二作流机( 工作流引擎或 工作流执行服务) 、工作表管理器、用户界面及其相关的应用和数据组成 工作流= 流程+ 工作活动，是从企业业务流程中抽象出流程控制数据，流程引 擎根据流程控制数据控制流程上承载的工作活动执行次序与应用数据传递“图2 5 是工作流管理系统的逻辑结构 过程建模工具 墟 图25 工作流系统逻辑结构 华中科技大学硕士学位论文 2 2 4 物理结构 工作流管理系统的物理结构从物理层的角度描述了整个系统的构架结构，系统各 个构件间的关系 _ = ：= 2 = = 一 = 一一多j 。二亏菊曦磊7 = = 一墅 数据曼服务 数据牟 器 客户应用程序 言输入输出 w o r k f lo - 自 i 建阶 段 主i 三三三二。 - p 一一应用数据库 l 一一一一一一一一一j l i = 1 n c 山n l - = i i n c l 一l _ j m q u u m u u l 一 图26 工作流系统物理拓扑结构 系统分三个部分，即数据库、组件服务、客户界面过程建模可以是一个独立模块 过程模型生成的数据可以直接放到关系数据库中，也可生成过程模型描述脚本文件 考虑到有些复杂的过程模型可能图示化语言不足以表达，如果利用标准过程建模语言 生成过程模型描述脚本文件，则用户可以直接修改脚本文件完成过程建模，同时可以 通过修改已有的脚本文件快速生成新的过程模型“ 2 3 工作流管理过程描述 工作流管理( w o r k f l o wm a n a g e m e n t ) 从其支持的业务流程及信息过程重组来看， 其的主要管理过程包括以下三方面”“3 ( 见图2 7 ) ： ( 1 ) 业务流程建模及工作流描述：需要有工作流模型及方法对工作流进行描述， 习驾 二 华中科技大学硕士学位论文 ! = ! ! ! ! ! ! 竺竺i i j 一 一i l l ! 一! i ! 竺! ! ! ! 并获取业务流程工作流描述是流程的抽象，其抽象层次高低取决于工作流描述的目 的 ( 2 ) 业务流程重组：需要有优化流程的方法流程优化策略依赖于重组的目标， 工作流程高层次的描述为重组提供了推理的便利 ( 3 ) 工作流执行和自动控制：需要有方法，技术来执行和控制工作流定义中所 描绘的任务 业务流程的描述与执行可采用松散耦合方式( 如由软件工程师来完成工作流描述 或紧密耦合方式( 如由工作流描述作为w f m s 的输入，解释产生代码来控制执行) 工作流执行 流程建模 一 工作流执行或实例化 ， m p l ，n un 1 ) 如：j 3 所示，构件是有 层次关系的，并可指定某构仆刘j ：级构l 耵i i 足可选的还足必需的构件是一种抽 象对象，它集中了所有能够史班构件所要求的j j 能的斛；妊乃案，这种解决方案称为零 部件组合( 】t e r ns c ，fu l i o n ) 零舟j 件组台就是组零i j f ，| ，它们共同发挥作用，以满 足构件的功能要求构件包括多个零部件纠i 仑，每个零；q ：什组台都能满足构件的功能 要求由构件形成的产品模型j 。峡卜乜括j 所彳；可能的恺茕，它是该产品的所有变形 设计都必须遵从的校板 车架 乍封结 构 + 发动机 后视镜 | 冬】3 ： 轿车，“品的模型 配置( c o n f i g u y a t j ( m ) 足肘产l i 抛0 某个具体型f 变形设计，而言的从产品模 型的每个构件中挑选个零部f t 组合，就确定了该型 j f 一一品的配置，如图3 4 所示 1 型车架 型轿车 ，一一 1 型车身：2 型发动机 j k 一 j 2 型车身结构 。_ 。_ j 型后制镜 幽3 4a 型轿车的配置 2g 华中科技大学硕士学位论文 部件结构( p a r ts t r u c t u r 。) 描述了粼件的某个版本所选用的下一级零部件，如 图3 4 所示在部件结构中，并不涉及其直接下级零部件的版本- l 型车架 】型 ：身2 型发动机 图：3 5a 型轿车1 0 版的部件结构 材料清单( b i l lo f m a t e r i a l ) 确定，配铽中的每个零音| j 件的版本，这些版本在选取 时必须是有效的材料清单可以以图形和表格两种形式体现，分别如图35 和表31 所 示明细表( p a r tl i s t ) 是反映部件装配关系的清单，卜曲列出了构成部件的各个零部 件 明细表可以是独立的表格，也h ，以是c a d 文件的有机组成部分明细表记录了部 件的结构信息，本系统可从明细表中自动提取这些信息，构建或更新部件结构 表3 1 表格形式的b o m 序号上级零部件版本下级零部件版本数量 la 型轿车v 1 01 型车身v 201 2a 型轿车v 1 01 型车架v 1 jl 3a 型轿车v 1 02