（计算机软件与理论专业论文）基于web的工作流管理系统中关键技术的研究.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 基于we b的工作流管理系统中 关键技术的研究 摘要 工作流管理系统被用来在异构、分布式应用系统架构内定义和驱动业务流程， 它的首要目 标是要保证在业务流程的处理过程中，由合适的参与者，在合适的时 间、合适的地点，利用合适的工具、合适的数据，执行合适的节点操作。构建在 工作流管理系统基础上的应用系统被称之为工作流应用。 i n t e r n e t / i n t r a n e t / w w w 技术的不断成熟， 为工作流管理系统的构造提供了理想 的设计环境， 基于w e b 的工作流管理系统便于人们将各种分布式的信息资源有效地 集成共享， 以 提高管理系统的运行效率。文中描述了一种基于we b的工作流管理 系统的设计原理和实现方法， 并对一些关于基于we b的工作流管理系统的关键技 术的进行了研究。 首先， 介绍了工作流管理系统运行的we b环境， 并给出了一种we b应用框架 的设计思路及实现方案。 该we b应用框架扩展了传统的三层的应用体系结构， 形 成了五层模式的应用框架。 其次，为了解决工作流环境中异构平台传输数据的问题，在借鉴了wf mc参 考模型的基础上， 提出一种基于x ml技术的参考模型， 并给出了一个总线型结构 的实现方案，该方案将x m l 作为数据总线封装了对于数据传输的过程。 最后，本文详细描述了过程定义模型、任务调度及任务指派等工作流引擎的 相关功能的设计及实现，并对于任务调度中出现的并发冲突的问题提出了一种利 用优先级的封锁技术的解决思路。 【 关键词】工作流管理，we b , x ml ，并发控制 东 北大学 硕士学位论文 a b s t r a c t s t u d y o f k e y t e c h n i q u e s i n ma n a g e m e n t w eb- b a s e d w o r k flo w s y s t e m s ab s t r a c t w o r k fl o w m a n a g e m e n t s y s t e m s ( w f ms ) h e l p t o d e f i n e a n d c a r r y o u t t h e s e b u s i n e s s p r o c e s s e s i n a h e t e r o g e n e o u s a n d d i s t r i b u t e d e n v i r o n m e n t . t h e y m a k e s u r e t h a t w i t h i n a b u s i n e s s p r o c e s s t h e r i g h t a c t iv i t y i s p e r f o r m e d a t t h e r i g h t t i m e , a t t h e r i g h t p l a c e , b y t h e r i g h t p e o p l e , w i t h t h e r i g h t d a t a , u s i n g t h e r i g h t t o o l s . a p p l i c a t i o n s t h a t a r e b u i l t u s i n g w o r k fl o w m a n a g e m e n t s y s t e m s a r e c a l l e d w o r k fl o w - b a s e d a p p l i c a t i o n s . w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f n e t w o r k t e c h n o l o g i e s s u c h a s i n t e rn e t/ i n t r a n e t / www , t h e y p r o v i d e t h e i d e a l d e s i g n e n v i r o n m e n t t o t h e wf ms . i t i s e a s i l y t o i n t e g r a t e v a r i e t i e s o f d i s t r ib u t i n g i n f o r m a t i o n r e s o u r c e s i n o r d e r t o i m p r o v e t h e e f f ic i e n c y o f m a n a g e m e n t s y s t e m s b y we b - b a s e d wf ms . t h i s t h e s i s in t r o d u c e s t h e p r i n c i p l e o f d e s i g n a n d m e t h o d o f r e a l i z a t i o n o f a we b - b a s e d wf ms . a l s o t h i s t h e s i s p r o v i d e s s o m e k e y s t u d i e s o f t h e we b - b ase d wf ms . f i r s t l y , t h e we b e n v i r o n m e n t f o r r u n n i n g wns i s d e s c r ib e d , a n d t h e i d e a o f d e s i g n a n d t h e b lu e p r i n t o f im p l e m e n t a r e p r o v i d e d f o r we b a p p l i c a t i o n f r a m e w o r k . t h i s we b a p p l i c a t i o n f r a m e w o r k e x t e n d s t h e s y s t e m s t r u c t u r e o f t r a d it i o n a l t r i - l a y e r we b s t r u c t u r e t o t h e f i v e - l a y e r m o d e l . s e c o n d l y , t h i s t h e s i s i n t r o d u c e s a x ml - b as e d w o r k fl o w r e f e r e n c e m o d e l t o r e s o l v e t h e p r o b l e m o f t r a n s p o rt i n g d a t a a m o n g d i s s i m i l a r p l a t f o r m i n w o r k fl o w e n v i r o n me n t . t h i s r e f e r e n c e mo d e l u s e s t h e r e f e r e n c e o f wf mc wo r k fl o w r e f e r e n c e m o d e l . i t a l s o i n t r o d u c e s a i m p l e m e n t p l a n b a s e d o n b u s m e c h a n i s m w h i c h u s e s x ml t o e n v e l o p t h e p r o c e s s o f t r a n s p o rt i n g d a t a . i n t h e e n d , i t i s d i s c u s s e d t h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t o f w h i c h c o r r e l a t i v e w i t h w o r k fl o w e n g i n e s u c h a s p r o c e s s d e f i n i t i o n m o d e l , s c h e m i n g t a s k a n d t a s k d i s p a t c h . t o s o l v e t h e p r o b l e m o f c o n c u r r e n t c o l l i s i o n w h i l e s c h e m i n g t a s k , t h i s p a p e r d i s c u s s e s a s o l u t i o n w h i c h u s e s l o c k i n g t e c h n o lo g i e s u s e d b y p r i o r i t y . k e ywo r d s wf ms , we b , x ml , c o n c u r r e n c y c o n t r o l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明的 说明并表示谢意。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 之 耳 日 期 : a ql 弃 i刁 - l刁 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名;否则视为不同意。 ) 学 位 论 文 作 者 签 “ : 交 耳 签 字 日 期 : ,4 u p 丰， 刁 q签 字 日 期 : 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 第一章 绪 论 1 . 1工作流管理技术概述 企业信息化的蓬勃发展，使利用计算机管理企业己成为时尚，拥有自己的计 算机管理系信息系统的企业日 益增多。一方面，组织和技术发展之间相辅相成， 近年来信息和通讯技术的发展对组织结构及组织中的工作带来了巨大的冲击; 另 一方面，由此导致的激烈的市场竞争迫切地要求所有企业采用更加有效的方法来 处理他们的业务过程。这些为工作流的建立和发展提供的社会需求和条件。计算 机管理系统功能日 益完备，进入了工作流管理系统的新阶段。 工作流的概念起源于生产组织和办公自 动化领域，它是针对日常工作中具有 固定程序的活动而提出的。工作流的概念被提出后，一直受到人们的重视，工作 流技术的 标准化 组织工作 流管理 联 盟 ( w o r k fl o w m a n a g e m e n t c o a l i t i o n w f 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中被明确地划分 了自 己 的 一 席之 地， 成为 计 算机 支持 协同 工作 ( c o m p u t e r s u p p o rt e d c o o p e r a t iv e w o r k c s c w ) 的 重 要分支。 在全 球范围内 ， 对工 作流技 术的 研究以 及相关 产品的 开发进入了一个繁荣阶段，各种新技术被应用到工作流系统中用以完善系统的功 能。根据所实现的业务过程，工作流系统可分为四类: 管理型工作流:在这类工作流中活动可以预定义并且有一套简单的任务协调 规则。 设定型工作流:与管理型工作流相似，但一般用来处理异常或发生机会比较 小的情况，有时甚至是只出现一次的情况。 协作型工作流:参与者和协作的次数较多。在一个步骤上可能反复发生几次 直到得到某种结果，甚至可能返回到前一阶段。 生产型工作流:实现重要的业务过程的工作流，特别是与业务组织的功能直 接相关的工作流。生产型工作流一般应用在大规模、复杂的和异构的环境下，整 个过程会涉及许多人和不同的组织。 按照工作流应用系统的特点，可以分为以下几个发展阶段: 第一个阶段:工作流应用在特定的领域，如:图像处理及文档管理。在这一 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 第一章 绪 论 1 . 1工作流管理技术概述 企业信息化的蓬勃发展，使利用计算机管理企业己成为时尚，拥有自己的计 算机管理系信息系统的企业日 益增多。一方面，组织和技术发展之间相辅相成， 近年来信息和通讯技术的发展对组织结构及组织中的工作带来了巨大的冲击; 另 一方面，由此导致的激烈的市场竞争迫切地要求所有企业采用更加有效的方法来 处理他们的业务过程。这些为工作流的建立和发展提供的社会需求和条件。计算 机管理系统功能日 益完备，进入了工作流管理系统的新阶段。 工作流的概念起源于生产组织和办公自 动化领域，它是针对日常工作中具有 固定程序的活动而提出的。工作流的概念被提出后，一直受到人们的重视，工作 流技术的 标准化 组织工作 流管理 联 盟 ( w o r k fl o w m a n a g e m e n t c o a l i t i o n w f 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中被明确地划分 了自 己 的 一 席之 地， 成为 计 算机 支持 协同 工作 ( c o m p u t e r s u p p o rt e d c o o p e r a t iv e w o r k c s c w ) 的 重 要分支。 在全 球范围内 ， 对工 作流技 术的 研究以 及相关 产品的 开发进入了一个繁荣阶段，各种新技术被应用到工作流系统中用以完善系统的功 能。根据所实现的业务过程，工作流系统可分为四类: 管理型工作流:在这类工作流中活动可以预定义并且有一套简单的任务协调 规则。 设定型工作流:与管理型工作流相似，但一般用来处理异常或发生机会比较 小的情况，有时甚至是只出现一次的情况。 协作型工作流:参与者和协作的次数较多。在一个步骤上可能反复发生几次 直到得到某种结果，甚至可能返回到前一阶段。 生产型工作流:实现重要的业务过程的工作流，特别是与业务组织的功能直 接相关的工作流。生产型工作流一般应用在大规模、复杂的和异构的环境下，整 个过程会涉及许多人和不同的组织。 按照工作流应用系统的特点，可以分为以下几个发展阶段: 第一个阶段:工作流应用在特定的领域，如:图像处理及文档管理。在这一 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 阶 段工 作流 和应用系 统的 体系结 构是不 可分割的 ( m o n o l i t h i c ) ， 作为 一个完整的 应 用。 第二个阶段:工作流功能被分离出来，提出了流程定义的概念。系统提供了 可以描述流程的语言， 用户可以对流程进行定义。 但工作流面对的仍然具体应用， 不能独立出来。 第三个阶段:工作流管理系统的概念被提出来，它以组件的思想提出了工作 流自 动化的概念。工作流各个功能部分被清晰的分离出来。工作流管理系统以一 个中间件的形式作为平台提供给第三方软件商进行应用开发。 为了实现不同工作流产品之间的互操作， wf mc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。通过这些规范来使工作 流产品实现标准化。 wf mc给出的工作流定义是: 工作流是指整个或部分业务过程的自 动化执行，在此期间，按照一个顺序规 则集合中的相应规则，信息或任务被从业务过程的一个参与者传递到另一个参与 者，以便过程的参与者实施相应的操作。 工作流技术不是独立的技术，除了有效的实现过程集成，并在工作流管理系 统中执行和维护这些过程的实例，工作流技术还能够在企业各种先进的生产模式 中找到自己的用武之地。在业务过程重组中，工作流技术为企业应用系统间的重 构提供了必要的手段，这是工作流技术最主要的应用领域。在敏捷制造中，工作 流可以 作为企业间信息集成与过程集成的使能工具，基于we b的工作流管理系 统可以为企业灵活地组建动态联盟和实现信息交换发挥重要作用。 在并行工程中， 工作流技术可以很好地用于产品开发过程的建模和管理， 可以作为产品协同设计、 生产数据管理与流程控制的支撑系统。 在供应链管理中，工作流技术可以很好地 用于实现供应链的建模和管理功能。在虚拟企业中，工作流技术可以作为虚拟企 业的建立、运行和维护各个阶段的使能工具。就像数据库技术的发展是为了 解决 对数据的一致性管理一样，工作流技术的发展必将实现对过程的一致和有效的管 理工作流技术通过支持过程集成，必将在企业中发挥越来越大的作用。 当前的业务过程中的基本活动一般己 经采用计算机应用系统支持了，但把这 些活动组织成为一个协调的工作流程，在多数情形下还是由人工完成的，或至多 是在人工参与下由 应用系统之间进行被动的交互完成的 例如数据库管理系统 ) 。 自 动化协调业务过程中的活动，需要有新的应用系统来支持，其主要任务是根据 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 工作流模型控制业务过程的执行，以确保恰当的活动以某种特定的顺序在合适的 时间发生。 它所要解决的主要问题是使在多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文 档、信息或任务的流程自动进行，从而实现某个预期的业务目 标，或者是促使此 目标的实现。根据这个定义，许多业务流程，如公文处理、论文、报告及书籍的 撰写、项目 的申 请、贷款的申 请、联机销售或购物、旅游产品的预订等等都可以 当成工作流加以处理。除了在上述办公、科研、商业、娱乐等领域的应用外，在 工业制造行业如c i ms 等领域中也涉及到大量的工作流管理问题，如产品图纸的 设计流程、产品的生产流程等，都是工作流应用的典型例子。 现实中的一些业务过程一般都可分成若干个相互之间有某种联系的步骤。这 些步骤可能需要不同的用户( 组) 或应用程序、 在不同的时间按照一定的要求进行 处理。为了促使整个业务过程的顺利完成，需要将多个用户或应用程序的活动有 机地协调起来。这种协调功能一般我们就称之为工作流管理。 一个工作流包括一组行为及它们的相互顺序关系，还包括流程及行为的启动 和终正条件，以及对每个行为的描述。为了实现对业务流程的工作流管理，需要 有相应的软件系统的支撑，此种软件系统我们就称之为工作流管理系统 ( wo r k fl o w ma n a g e m e n t s y s t e m ) . 通常我们所说的工作流管理系统是指运行在一 个或多个工作流引擎之上用于定义、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，并监控卜 作流的运行 状态。根据工作流管理联盟的定义，工作流管理系统是 “ 一种在工作流形式化表 示的驱动下，通过软件的执行而完成工作流定义、管理及执行的系统”，即通过 使用软件，运行一个或者多个能够解释流程定义及能够和工作流参与者进行交互 的工作流引擎定义、 创建、 管理执行工作流的系统( 如果需要可以 使用i t工具和 应用程序) 。 工作流管理系统不但能适应现行的企业结构，又能方便地根据企业结构和业 务流程的调整进行修改，该系统提供对企业整体协作流程的控制、分析、对部门 运作状态的实时记录等功能，并可以高效地完成业务数据的采集，同时对企业整 体运行状态进行监控，对业务数据进行全面、细致的汇总、统计和分析，并且根 据管理者的实际需要来制订控制规则，对企业的业务流程进行控制。其主要目 标 是对业务流程中各步骤( 或称行为、节点 ) 发生的先后次序及同各步骤相关的 相应 人力或信息资源的调用等进行管理而实现业务流程的自 动化。当然此种管理可能 东北大学硕士 学位论文第一章 绪论 会在不同的信息及通信环境下实现， 所涉及的范围可以小至一个几人的工作组， 也可以 大到企业( 机构 ) 与企业 机构 ) 之间。 工作流管理系统可以 用来定义与执行不同 覆盖范围 ( 单个工作者、 部门、 全企 业、 企业间 ) 、 不同时间 跨度( 分钟、小时、天、月甚至年) 的业务流程。 这完全取 决于实际应用背景的需求。按照业务流程以及组成行为的复杂程度的不同，工作 流管理系统可以 采取许多种实施方式， 在不同的实施方式中， 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。 1 .2 基于we b的工作流管理系统 很多商业机构非常希望能够将他们的企业运营集成到分布应用环境中去，比 如网上购物，网上订票等。因此要求基于 i n t e r n e t 开发标准的分布式计算环境必 须独立于提供商，平台 和编程语言;而且，它必须提供足够的交互能力，能够适 合各种场合的应用; 而对程序员来说， 它还必须易于实现和发布应用程序。we b 服务正是在这样一个背景下出现的。 随着基于we b的服务和应用迅速地壮大，w e b应用开发领域有了巨大的进 步和发展。i n t e r n e t 的发展及企业i n t r a n e t 的建构为人们提供了一个理想的协同工 作环境，同时也使得基于we b建立工作流系统成为可能。 在目前能够见到的系统中，一般是使用h t ml页面通过we b浏览器面向用 户表示wf ms 中的各种信息。 而在we b服务器端， 则通过c g i 或特定的a p i ( 如 i s a p i 或n s a p i ) 完 成工作 流引 擎 与w e b 服务器 之间的 信息 传递。 对外部资 源的 访问 则可通过c g i 程序或p l u g - i n 的方式完成。 h t m l 最突出的缺点是其交互能 力的不足。目 前大多数企业采用 j 2 e e技术的结构设计与解决方案。对于我们学 习和研究j 2 e e体系结构来说， 了解与掌握j 2 e e体系结构的设计方法及一些常用 模式 是必须的; 模型 一 视图 一 控制 ( m o d e l - v i e w - c o n t r o l ， 简 称m v c ) l 结 构是目 前 最 常见的j 2 e e 应用所基于的体系结构。 由于结构上的优势， 基于we b建立工作流管理系统将更加有利于工作流系统 的分布执行和对于异构平台的处理。 另外， 从应用领域上来讲， we b服务并不局 限于远过程调用，向客户提供一些基本的功能，它还为多个应用程序组成端到端 的工作流解决方案提供了强有力的机制，它能把现有的不同的应用程序无缝的组 合起来，形成功能更强大、更完整也更完善的应用程序。这正是开发工作流管理 东北大学硕士 学位论文第一章 绪论 会在不同的信息及通信环境下实现， 所涉及的范围可以小至一个几人的工作组， 也可以 大到企业( 机构 ) 与企业 机构 ) 之间。 工作流管理系统可以 用来定义与执行不同 覆盖范围 ( 单个工作者、 部门、 全企 业、 企业间 ) 、 不同时间 跨度( 分钟、小时、天、月甚至年) 的业务流程。 这完全取 决于实际应用背景的需求。按照业务流程以及组成行为的复杂程度的不同，工作 流管理系统可以 采取许多种实施方式， 在不同的实施方式中， 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。 1 .2 基于we b的工作流管理系统 很多商业机构非常希望能够将他们的企业运营集成到分布应用环境中去，比 如网上购物，网上订票等。因此要求基于 i n t e r n e t 开发标准的分布式计算环境必 须独立于提供商，平台 和编程语言;而且，它必须提供足够的交互能力，能够适 合各种场合的应用; 而对程序员来说， 它还必须易于实现和发布应用程序。we b 服务正是在这样一个背景下出现的。 随着基于we b的服务和应用迅速地壮大，w e b应用开发领域有了巨大的进 步和发展。i n t e r n e t 的发展及企业i n t r a n e t 的建构为人们提供了一个理想的协同工 作环境，同时也使得基于we b建立工作流系统成为可能。 在目前能够见到的系统中，一般是使用h t ml页面通过we b浏览器面向用 户表示wf ms 中的各种信息。 而在we b服务器端， 则通过c g i 或特定的a p i ( 如 i s a p i 或n s a p i ) 完 成工作 流引 擎 与w e b 服务器 之间的 信息 传递。 对外部资 源的 访问 则可通过c g i 程序或p l u g - i n 的方式完成。 h t m l 最突出的缺点是其交互能 力的不足。目 前大多数企业采用 j 2 e e技术的结构设计与解决方案。对于我们学 习和研究j 2 e e体系结构来说， 了解与掌握j 2 e e体系结构的设计方法及一些常用 模式 是必须的; 模型 一 视图 一 控制 ( m o d e l - v i e w - c o n t r o l ， 简 称m v c ) l 结 构是目 前 最 常见的j 2 e e 应用所基于的体系结构。 由于结构上的优势， 基于we b建立工作流管理系统将更加有利于工作流系统 的分布执行和对于异构平台的处理。 另外， 从应用领域上来讲， we b服务并不局 限于远过程调用，向客户提供一些基本的功能，它还为多个应用程序组成端到端 的工作流解决方案提供了强有力的机制，它能把现有的不同的应用程序无缝的组 合起来，形成功能更强大、更完整也更完善的应用程序。这正是开发工作流管理 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 系统的理论出发点，也是日 前企业进行再工程的目的所在。 在本文中， 我们提出了一种基于we b应用框架的工作流管理系统的详细设讨 方案。 1 .3 工作流管理技术的研究现状 工作流管理系统的研究主要集中在工作流模型的描述方法、工作流管理系统 的实现方案和工作流运行时的相关理论研究( 工作流实例的调度策略工作流实例 的性能分析， 工作流仿真方法) 等方面。 企业过程包括营销过程、 产品设计过程、 资金流过程、物流过程和计划流过程等。企业可以看作是这些过程所组成的有机 体。要想对企业的过程进行有效地集成与管理，必须建立起过程的模型，通过在 工作流管理系统中执行这些过程的实例来达到企业过程集成的目的。建立过程模 型的过程就是进行过程定义，给出工作流模型。过程定义是工作流管理系统中最 基本的组成部分，也是工作流管理系统为企业用户服务的核心。过程定义的结果 是给出企业的工作流模型。工作流管理系统根据每个工作流模型来建立它的一个 或多个实例，通过管理这些实例来完成对企业实际过程的管理。可见，工作流模 型的描述能力直接决定能否建立合理的工作流模型，进而决定一个工作流管理系 统能否准确、方便地建模和运行。 一个工作流应该具有丰富的语义，使用简单方便，精炼和易于形式化描述等 特点。 到目前为止， 学者和工作流提供商们提出了很多有意义的工作流描述方法。 许多工作流管理系统利用图形化的过程定义工具进行过程建模，用有向图表示工 作流模型，例如数据活动流图、状态图、活动网络图等。有向图中的结点表示过 程步骤，即活动或子过程，连接结点的有向弧则表示结点之间的顺序关系及依赖 关系。 用这种过程定义工具建立的工作流模型比较直观， 容易理解， 其缺点是较难 全面地描述过程，例如资源和组织关系的描述等，因而缺乏柔性，增加了工作流 引擎处理的难度。 研究工作流管理的理论模型和实现方法， 关键是对企业内部和企业间在分布、 异构的计算环境下实现高效、并行、协调地控制和管理各种工作流程的基础理论 研究。 在国外具有代表性的 研究， 有美国i b m公司的e x o t i c a 2 / f m q m ( f 1 o w m a r k o n q u e u e ma n a g e r ) , 它是一个分布式的工作流管理系统， 借助于一系列i b m现有 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 系统的理论出发点，也是日 前企业进行再工程的目的所在。 在本文中， 我们提出了一种基于we b应用框架的工作流管理系统的详细设讨 方案。 1 .3 工作流管理技术的研究现状 工作流管理系统的研究主要集中在工作流模型的描述方法、工作流管理系统 的实现方案和工作流运行时的相关理论研究( 工作流实例的调度策略工作流实例 的性能分析， 工作流仿真方法) 等方面。 企业过程包括营销过程、 产品设计过程、 资金流过程、物流过程和计划流过程等。企业可以看作是这些过程所组成的有机 体。要想对企业的过程进行有效地集成与管理，必须建立起过程的模型，通过在 工作流管理系统中执行这些过程的实例来达到企业过程集成的目的。建立过程模 型的过程就是进行过程定义，给出工作流模型。过程定义是工作流管理系统中最 基本的组成部分，也是工作流管理系统为企业用户服务的核心。过程定义的结果 是给出企业的工作流模型。工作流管理系统根据每个工作流模型来建立它的一个 或多个实例，通过管理这些实例来完成对企业实际过程的管理。可见，工作流模 型的描述能力直接决定能否建立合理的工作流模型，进而决定一个工作流管理系 统能否准确、方便地建模和运行。 一个工作流应该具有丰富的语义，使用简单方便，精炼和易于形式化描述等 特点。 到目前为止， 学者和工作流提供商们提出了很多有意义的工作流描述方法。 许多工作流管理系统利用图形化的过程定义工具进行过程建模，用有向图表示工 作流模型，例如数据活动流图、状态图、活动网络图等。有向图中的结点表示过 程步骤，即活动或子过程，连接结点的有向弧则表示结点之间的顺序关系及依赖 关系。 用这种过程定义工具建立的工作流模型比较直观， 容易理解， 其缺点是较难 全面地描述过程，例如资源和组织关系的描述等，因而缺乏柔性，增加了工作流 引擎处理的难度。 研究工作流管理的理论模型和实现方法， 关键是对企业内部和企业间在分布、 异构的计算环境下实现高效、并行、协调地控制和管理各种工作流程的基础理论 研究。 在国外具有代表性的 研究， 有美国i b m公司的e x o t i c a 2 / f m q m ( f 1 o w m a r k o n q u e u e ma n a g e r ) , 它是一个分布式的工作流管理系统， 借助于一系列i b m现有 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 产品，以“ 信息传送”为实现机制，支持多平台、多网络协议，由一系列自主的 客户机组成，每个客户机有相对独立的功能，客户机之间的交流主要靠信息来传 送。但引入了各部分之间的同步问题，而且基于信息传送的工作流管理系统是松 散祸合的系统，对于高时效性要求的业务过程及操作并不能很好地加以支持，同 时异常处理和动态结构改变能力薄弱。 苏黎世大学提出的b r o k e r s / s e r v i c e s 模型和e v e平台是一个基于 “ 事件驱动” 的分布式工作流系统，较适合分布式工作流系统，但对工作流动态修改所带来影 响尚 未得到很好的解决。 l e y 的c o s a采用多c l i e n t / s e r v e r 机制实现的一个分布 式工作流管理系统，支持复杂工作流程的建模和执行，但不支持流程正确性验证 和详细仿真。 随着i n t e rn e t 和i n t r a n e t 技术的发展， 基于w e b建立工作流系统是当前工作 流技术的发展趋势，由于目 前的系统大多其只限于文档管理，所以通用性不强。 m e t e o r 3 的w e b w o r k 是 完全基 于w e b的 工 作流管理系统， 而非w e b使能 的，支持多we b服务器，但其交互能力不足。 当前的工作流管理系统不能支持大规模分布的、企业级的应用，f l o w ma r k , l o t u s n o t e s 这些产品主要用于办公室环境， 而不适于跨部门或跨企业级的工作流。 通常，工作流的所有相关数据存储在一个中央服务器上，缺乏可扩展性和容错能 力， 例如: 活动间 通讯通常适用e - m a i l ， 对于高时 效性要求的业务过程及操作不 能很好地支持。 目 前的 工作流管理缺乏智能 化， 缺乏动态学习能力， 因 此将a g e n t 技术和移动 a g e n t 技术引入工作流管理系统，以 增强其智能性。 这方面的 产品有 a d e p t和 b e a t等， 但都仍处于研究和尝试阶段。 国内关于工作流管理的理论和实现方法研究起步较晚，但也做了一些很好的 研究工作，如清华大学，采用 wf mc的参考模型，对基于分布式对象互操作标 准c o r b a的工作流引擎的实现进行了探讨。 1 .4 基于we b工作流系统中存在的问题 目 前关于工作流管理的研究中，尚存在如下问题: . 对于建立工作流管理系统的底层环境的研究尤其是基于we b 环境的研究 的不 足 ，是制约工作流技术 发展 的瓶颈 ， 目前有大量 的技 术如 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 产品，以“ 信息传送”为实现机制，支持多平台、多网络协议，由一系列自主的 客户机组成，每个客户机有相对独立的功能，客户机之间的交流主要靠信息来传 送。但引入了各部分之间的同步问题，而且基于信息传送的工作流管理系统是松 散祸合的系统，对于高时效性要求的业务过程及操作并不能很好地加以支持，同 时异常处理和动态结构改变能力薄弱。 苏黎世大学提出的b r o k e r s / s e r v i c e s 模型和e v e平台是一个基于 “ 事件驱动” 的分布式工作流系统，较适合分布式工作流系统，但对工作流动态修改所带来影 响尚 未得到很好的解决。 l e y 的c o s a采用多c l i e n t / s e r v e r 机制实现的一个分布 式工作流管理系统，支持复杂工作流程的建模和执行，但不支持流程正确性验证 和详细仿真。 随着i n t e rn e t 和i n t r a n e t 技术的发展， 基于w e b建立工作流系统是当前工作 流技术的发展趋势，由于目 前的系统大多其只限于文档管理，所以通用性不强。 m e t e o r 3 的w e b w o r k 是 完全基 于w e b的 工 作流管理系统， 而非w e b使能 的，支持多we b服务器，但其交互能力不足。 当前的工作流管理系统不能支持大规模分布的、企业级的应用，f l o w ma r k , l o t u s n o t e s 这些产品主要用于办公室环境， 而不适于跨部门或跨企业级的工作流。 通常，工作流的所有相关数据存储在一个中央服务器上，缺乏可扩展性和容错能 力， 例如: 活动间 通讯通常适用e - m a i l ， 对于高时 效性要求的业务过程及操作不 能很好地支持。 目 前的 工作流管理缺乏智能 化， 缺乏动态学习能力， 因 此将a g e n t 技术和移动 a g e n t 技术引入工作流管理系统，以 增强其智能性。 这方面的 产品有 a d e p t和 b e a t等， 但都仍处于研究和尝试阶段。 国内关于工作流管理的理论和实现方法研究起步较晚，但也做了一些很好的 研究工作，如清华大学，采用 wf mc的参考模型，对基于分布式对象互操作标 准c o r b a的工作流引擎的实现进行了探讨。 1 .4 基于we b工作流系统中存在的问题 目 前关于工作流管理的研究中，尚存在如下问题: . 对于建立工作流管理系统的底层环境的研究尤其是基于we b 环境的研究 的不 足 ，是制约工作流技术 发展 的瓶颈 ， 目前有大量 的技 术如 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 c o r b a , .n e t , j a v a 等可以 选择， 但企业若想部署工作流系统， 将要投 入大量的经费和精力去重复构建业务运行所需要的底层环境， 不能将注意 力集中于工作流管理系统的研究上。 资源指派这方面的研究还比较缺乏， 也缺少统一的标准。 已 有的wfms产 品都实现了各自 的资源指派机制， 它们在功能上存在着较大的差异。不同 产品所采用的资源元模型通常各不相同， 这使得 wfms难以与其他应用 系统( 包括其他w f ms ) 共享企业的资 源模型。 这些资源模型在wf ms内 部形成了一种信息孤岛， 这不仅不利于企业应用的全面集成， 而且带来了信 息冗余和一致性问 题， 降低系统效率。 错误处理和恢复机制考虑的较少。 分布式系统的优点在于有更好的容错性 和健壮性， 当引擎或引擎所在的主机出现故障时， 应能保证流程正常运行， 引擎上的活动不受影响， 可采用事务处理机制和检查点恢复机制等。 但对 于能够保障工作流正确调度运行的机制、并没有建立， 现存的分布式工作 流管理系统中均未深入探讨引 擎 ( e n g i n e ) 的调度问 题， 有的只是按任务 到达的先后顺序调度引擎， 而且对同步协作的支持能力不够， 缺乏对工作 流互操作的支持。 1 . 5本文的主要工作 1 . 5 . 1平台技术的研究 工作流管理系统是基于i n t e r n e t 面向企业办公自动化系统的一部分。本文采 用的实现技术为j 2 e e ( j a v a 2 e n t e r p r i s e e d i t i o n ) ， 其中 包括j s p ( j a v a s e r v e r p a g e ) , s e r v l e t , e j b , j d b c ( j a v a d a t a b a s e c o n n e c t i v i t y ) , r mi ( r e m o t e me t h o d i n v o c a t i o n ) 等。 在对工作流定义软件部分， 采用j a v a技术g u i 方面的 技术， 包括j a v a .a w t , j a v a x .s w i n g 等; 流程定义软件与后台 数据库和应用服务器之间的 连接需要使用到 j d b c , e j b , j n d i , r m i 等技术; 使用浏览器对工作流程进行管理和控制时，需要 使用到j s p , s e r v l e t 等技术。 j 2 e e是标准化的基于w e b的开发和部署，它提供 支持开发分布式事务应用的标准模型。它为快速高效地开发和部署基于we b的 应用提供强力技术支持。j 2 e e的体系结构是基于构件和容器的，通过在多层应 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 c o r b a , .n e t , j a v a 等可以 选择， 但企业若想部署工作流系统， 将要投 入大量的经费和精力去重复构建业务运行所需要的底层环境， 不能将注意 力集中于工作流管理系统的研究上。 资源指派这方面的研究还比较缺乏， 也缺少统一的标准。 已 有的wfms产 品都实现了各自 的资源指派机制， 它们在功能上存在着较大的差异。不同 产品所采用的资源元模型通常各不相同， 这使得 wfms难以与其他应用 系统( 包括其他w f ms ) 共享企业的资 源模型。 这些资源模型在wf ms内 部形成了一种信息孤岛， 这不仅不利于企业应用的全面集成， 而且带来了信 息冗余和一致性问 题， 降低系统效率。 错误处理和恢复机制考虑的较少。 分布式系统的优点在于有更好的容错性 和健壮性， 当引擎或引擎所在的主机出现故障时， 应能保证流程正常运行， 引擎上的活动不受影响， 可采用事务处理机制和检查点恢复机制等。 但对 于能够保障工作流正确调度运行的机制、并没有建立， 现存的分布式工作 流管理系统中均未深入探讨引 擎 ( e n g i n e ) 的调度问 题， 有的只是按任务 到达的先后顺序调度引擎， 而且对同步协作的支持能力不够， 缺乏对工作 流互操作的支持。 1 . 5本文的主要工作 1 . 5 . 1平台技术的研究 工作流管理系统是基于i n t e r n e t 面向企业办公自动化系统的一部分。本文采 用的实现技术为j 2 e e ( j a v a 2 e n t e r p r i s e e d i t i o n ) ， 其中 包括j s p ( j a v a s e r v e r p a g e ) , s e r v l e t , e j b , j d b c ( j a v a d a t a b a s e c o n n e c t i v i t y ) , r mi ( r e m o t e me t h o d i n v o c a t i o n ) 等。 在对工作流定义软件部分， 采用j a v a技术g u i 方面的 技术， 包括j a v a .a w t , j a v a x .s w i n g 等; 流程定义软件与后台 数据库和应用服务器之间的 连接需要使用到 j d b c , e j b , j n d i , r m i 等技术; 使用浏览器对工作流程进行管理和控制时，需要 使用到j s p , s e r v l e t 等技术。 j 2 e e是标准化的基于w e b的开发和部署，它提供 支持开发分布式事务应用的标准模型。它为快速高效地开发和部署基于we b的 应用提供强力技术支持。j 2 e e的体系结构是基于构件和容器的，通过在多层应 东北大学硕士学位论文第一章 绪论 c o r b a , .n e t , j a v a 等可以 选择， 但企业若想部署工作流系统， 将要投 入大量的经费和精力去重复构建业务运行所需要的底层环境， 不能将注意 力集中于工作流管理系统的研究上。 资源指派这方面的研究还比较缺乏， 也缺少统一的标准。 已 有的wfms产 品都实现了各自 的资源指派机制， 它们在功能上存在着较大的差异。不同 产品所采用的资源元模型通常各不相同， 这使得 wfms难以与其他应用 系统( 包括其他w f ms ) 共享企业的资 源模型。 这些资源模型在wf ms内 部形成了一种信息孤岛， 这不仅不利于企业应用的全面集成， 而且带来了信 息冗余和一致性问 题， 降低系统效率。 错误处理和恢复机制考虑的较少。 分布式系统的优点在于有更好的容错性 和健壮性， 当引擎或引擎所在的主机出现故障时， 应