（计算机软件与理论专业论文）基于工作流和表单生成器业务开发平台设计.pdf

哈尔滨上程火学硕十。学位论文摘要实施管理信息系统是企业信息化建设的一个重要措施，然而，传统管理信息系统已经不能满足目前企业的需求。企业的模式在逐渐的由层次职能型转变为流程管理型，企业业务流程经常变动，并且越来越复杂，传统管理信息系统不能很好的支持业务重组、流程管理，本文设计了基于工作流表单生成器的业务开发平台，以满足企业流程多变的需要。介绍了业务平台、工作流与构件技术，重点阐述了业务开发平台的概念、发展现状和实现原理方法：提出了基于工作流表单生成器的业务开发平台的体系结构；分别对平台中工作流系统、表单生成器和软构件库管理系统等组成部分进行功能和结构的描述；结合表单生成器的体系结构和当前的技术发展水平，提出表单生成器系统的设计方案；在总体设计方案的基础上，提出了浚系统的具体设计方案，并对业务建模、数据库设计和系统构件化进行了描述。关键词：信息系统；业务开发平台；工作流：构件；表单生成器哈尔滨1 科人学硕十学位论文a b s t r a c tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mi sv e r yi m p o r t a n tt oe n t e r p r i s e sb u tt r a d i t i o n a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mc a n tm e e tt h en e e do fe n t e r p r i s e st o d a y t h em o d e l so fo r g a n i z a t i o n si ne n t e r p r i s e ss h i f t i n gf r o mh i e r a r c h i c a la n df u n c t i o n a lt op r o c e s s c e n t e r e d ，p r o c e s so f t e nv e r i f y i n ga n dp r o c e s sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ee o m p l e x ，t r a d i t i o n a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mn o ts u p p o r t i n gb 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 ，s ob u s i n e s sd e v e l o p m e n tp l a t f o r mb a s e do nw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma n df o r m b u i l d e ri sd e s i g n e di nt h i st h e s i st of u l f i l lt h en e e d so ft h ef r e q u e u tc h a n g e so fw o r kf l o wi ne n t e r p r i s e s f i r s t ，as u r v e yo fb u s i n e s sp l a t f o r m ，w o r k f l o wa n dc o m p o n e n ti sg i v e n t h ec o n c e p ta n ds t a t u sq u oo fb u s i n e s sd e v e l o p m e n tp l a t f o r mi se m p h a s i z e d s e c o n d ，t h i st h e s i sp r o p o s e st h ea r c h i t e t u r eo fb u s i n e s sd e v e l o p m e n tp l a t f o r mb a s e do nw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e ma n df o r m b u i l d e r b u s i n e s sd e v e l o p m e n tp l a t f o r mi sc o m p o s eo fw o r k f l o wm a n a g e m e n t ，f o r m b u i l d e ra n dc o m p o n e n tm a n a g e m e n ts y s t e mt h e s ea l ed e s c r i b e d i nt h ef o l l o w i n g ，t h ed e s i g ns o l u t i o no ff o r m b u i l d e ri sg i v e nb a s e do nt h es y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dn o w a d a y st e c h n o l o g yd e v e l o p i n gl e v e l s ；o nt h eb a s i so ft h ed e s i g ns o l u t i o n ，t h ed e t a i l e ds o l u t i o ni sp r o p o s e da n dt h eb u s i n e s sm o d e l i n g 、t h ed e s i g no fd a t a b a s ea n dc o m p o n e n ta r ed e s c r i b e d k e y w o r d s ：i n f o r m a t i o ns y s t e m ；b u s i n e s sd e v e l o p m e n tp l a t f o r m ；w o r k f l o w ；c o m p o n e n t ；f o r m b u i l d e r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) ：猃允虫日期：2 多年2 月嚼日第1 章绪论1 1 课题背景近几年，越来越多的企业开始认识到需要有支持设计开发和执行业务处理流程的高级工具，业务流程问题成为目前管理信息系统开发中的突出问题，管理信息系统需要实现对工作流程的定制和控制的支持，以支持业务流程的灵活变化。产生这些需求的原因主要有四个：( 1 ) 企业模式的变化。企业组织模式逐渐的出传统的层次职能型转变为流程管理型，业务流程决定着工作组织。( 2 ) 组织机构内部的业务流程数量比以前大大增加。如今的组织机构比以前提供更多的产品和职务，并且产品和服务的生命周期也比以前大大缩短了，从而业务流程的数量也急剧增加。( 3 ) 为了适应激烈的市场竞争，满足市场的变动，组织机构需要经常改变业务处理流程。( 4 ) 业务处理流程变得更加复杂t ”。鉴于以上几点，传统的管理信息系统已经不能满足企业业务发展的需要，逐渐地暴露出它自身的缺陷，主要有以下三点：( 1 ) 管理信息系统对企业业务的流转不能提供理论上的处理模式，各个子系统和功能模块之间缺少协调，需要人为地定时处理各种信息，业务处理的及时性差，因而业务的处理效率下降。( 2 ) 系统开发成功投入运行后，业务处理流程被“固化”下来，如想对业务流程稍做改动，就要修改程序的结构，需要投入大量的维护费用，往往导致系统运行一段时间后就被放弃了。( 3 ) 网络环境下管理信息系统提供的多用户支持功能仍然局限于数据的共享上，不支持多用户之间灵活的通讯和交流，而目前企业的运作需要团队协作、面向顾客，必然要求员工之间多方面、多方式、多角度的合作和交流。以上管理信息系统的不足可用工作流技术的优势来弥补。将工作流技术应用到管理信息系统中去，可以给管理信息系统带来新的活力，具体体现如下；1哈自：滨1 科人学硕士学何论文( 1 ) 工作流分离应用逻辑和流程逻辑，可以通过修改流程模型改变系统功能，以适应企业的业务流程重组，可以提高软件重用率，增强系统的灵活性和可适应性。( 2 ) 工作流对业务流程的管理功能，可以实现企业生产经营的控制决策支持，做到“在适当的时间将适当的信息传送给适当的角色”。( 3 ) 流程管理系统将业务的流转规则提取出来，就可以形成企业业务的流转框架，使得可以将精力集中于企业业务实现的开发。( 4 ) 工作流技术将企业中的业务流程流转起来，解决了企业中各种应用系统各自独立的问题，实现相关i t 系统的整合，从而实现企业战略目标。但是，工作流必须与业务系统高度集成和融合，这是考量工作流系统价值的一个关键。工作流和整个业务模型体系进行高度融合和集成，形成一套以业务流程执行服务为核心，包括业务流程定义、监控、管理、统计、分析等强大的业务流程管理系统。可以说，工作流对业务环节内的工作进行调度和控制是为业务规范和管理服务的业务工作流平台，对业务管理中的过程流、协作流、信息流、数据流、资源流提供全面支持。因此，考虑实现一基于工作流和表单生成器的业务开发平台，利用其集成企业业务功能组件，实现企业管理信息系统中流程的灵活定义、修改和控制。并将应用软件的业务逻辑和开发技术，使得应用软件的开发者可以仅关注应用的业务任务，而不必关注其技术的实现。这使管理与业务人员参与应用软件的开发成为可能。本课题就是在这样的背景下产生的，旨在设计业务开发平台，利用表单生成器来开发企业业务信息系统，与工作流系统之间形成无缝链接，满足企业业务流程开发和管理的灵活化需要。1 2 本文所做的工作本文所做的工作主要有以下几点：( 1 ) 阐述了业务平台理论和相关发展，以及业务平台的实现原理和方法i并介绍了工作流和软件构件的相关技术。( 2 ) 分析了基于工作流表单生成器的业务开发平台的建模原理，提出了基于工作流，表单生成器的业务开发平台的体系结构。( 3 ) 分析了作为平台中的业务建模工具的表单生成器的体系结构。，哈尔滨【：程入学硕十学位论文( 4 ) 在分析表单生成器体系结构的基础上，利用“业务模型驱动”思想给出表单生成器的设计方案。1 3 本文结构和组织全文共分四章。第一章是绪论，第二章是相关技术综述，第三章是基于工作流，表单生成器的业务开发平台体系结构，第四章是表单生成器的设计方案。具体的结构为：第1 章绪论介绍本文的研究背景、意义、主要内容以及结构组织。第2 章相关技术综述本章阐述文中涉及到业务平台理论和相关发展，以及实现原理和方法，工作流技术及工作流系统中的一些基本理论和相关的研究工作，也对平台中使用的软件构件技术进行了介绍。第3 章基于工作流表单生成器的业务开发平台体系结构从平台建模、体系结构、系统运行等几个方面来介绍业务开发平台。第4 章表单生成器的设计提出表单生成器的总体设计方案。从业务建模、数据库设计、系统构件化三个方面对设计方案进行了详细论述。哈尔滨1 程人学硕七学位论文第2 章相关技术综述本章阐述文中涉及到业务平台理论和相关发展，工作流技术及工作流系统中的一些基本理论和相关的研究工作，也对平台中使用的软件构件技术进行介绍。2 1 业务平台“软件平台化”的本质是将复杂的软件系统分层，是分层理论在研发软件系统中的具体应用，并由此而找到软件开发中标准化与个性化之间的恰当的契合点。一个软件系统，尤其是企业应用软件系统，往往是一个复杂系统，甚至是巨型复杂系统。对于这样的复杂系统的分析与实现，分层理论认为，降低其复杂性与提高效率的最好办法是将系统分层实现。软件平台化的思路正源于此。2 1 1 业务平台概要目前软件平台可分成以下三个层次：操作系统平台、软件基础架构平台、业务流程管理平台。其中操作系统平台是最底层的软件平台，其作用在于实现了应用软件与硬件平台的交互，包括w i n d o w s 、u n i x 、l i n u x 及嵌入式操作系统平台；软件基础架构平台是在操作系统平台之上的层次，其作用在于为复杂应用软件提供技术基础设施，包括数据库平台、中间件平台、e a i 平台、w c bs e r v i c e 平台：业务流程管理平台是软件平台的第三层，其作用在于实现软件开发过程中技术和管理业务之间的分离。在每一个层次，软件平台都为其上一个层次屏蔽了自身及以下层次的技术细节，每一个层次都对提高软件生产力具有重要的作用。软件平台的分层是不断发展的，软件平台的第三层一一业务流程管理平台就是近年产生发展的。计世资讯( c c wr e s e a r c h ) 认为，业务流程管理平台是指以业务导向和驱动的、可快速构建应用软件的软件平台。业务流程管理平台包括集成应用平台、丌发体系两个部分，如图2 1 所示。从技术角度分析，业务流程管理平台为复杂应用软件系统的开发提供了一个基本框架，并有与之相应的、方便易用的开发与维护管理工具。这个框架给出了些复杂应用软件的基本组成4部分和实现方法，并且预置了很多供参考的软件模块。有了这样的准备，在业务流程管理平台之上开发管理软件就可以降低复杂性，省去很多基础性的研发工作，从而大大缩短研发周期，提高研发效率【2 】。业务流程管理平台和e r p 、c r m 等管理软件并非等同的概念。前者是e r p 、c r a m 等管理软件开发与运行的基础，后者是用户用来提升自己的管理水平、降低生产成本的最终软件产品。业务流程管理平台自己本身并不是e r p ，也不是任何一种管理软件。用户单纯购买一个业务流程管理平台，并不能给他解决任何的管理问题，”平台”只是一个运行环境和开发工具t m 。虽然一直在论述，”传统e r p ”有太僵硬的缺点，但这并非e r p 有僵硬的缺点，而是指用来实现e r p 系统的”传统方法”有缺点。实际上，e r p 本身是一种先进的管理思想与管理模式，如果有一套先进的软件系统将它的管理思想蕴含其中，那这套软件系统肯定能为企业带来极大的收获。因此，业务流程管理平台所起的作用正在于改进e r p 软件的传统实现方法。群 訾薯jc 鼬置 s 删集成应崩平台业务运行引擎：包括组织机构管理、业务分工及安全控制、团队协作、业务处理、业务t作流、业务集成、业务智能、业务自动化、决策分析等技术驱动l e 序：包括操作系统、数据库、w e 明日务器，应用服务嚣和基础架构平台等的支持开发体系图2 1 业务平台示意图业务平台具有以下特点：( 1 ) 开发速度快。通过业务流程管理平台提供的基本框架，以及预置好的模块，很快地研制出用户所需要的复杂应用软件系统成为可能。( 2 ) 灵活性高。通过提供的开发与管理工具，能够满足用户个性化的需求，以及用户在发展过程中各种各样变化的需求。5哈尔滨_ l ：程大学硕士学位论文( 3 ) 集成性广。业务流程管理平台为复杂应用软件系统提供了一个集成框架，不仅为集成同一平台上的各种不同软件提供了规则，还为集成其他应用软件系统提供了集成接口。( 4 ) 面向业务。业务流程管理平台是面向业务人员的( 并非说由业务人员来丌发管理软件，而是业务人员要能理解) ，它使用的更多是“业务语言”或“管理语言”，一种业务人员就能理解的语言。( 5 ) 技术无关。指业务流程管理平台屏蔽了操作系统、软件基础架平台的技术细节，开发人员在利用业务流程管理平台开发复杂应用软件系统时，关注的焦点在于业务逻辑、管理模式，而不用关心采用何种技术来实现。简单地说，这种技术无关性其实也就是跨平台，通过业务流程管理平台开发的软件能够顺利地在各种异构环境下运行。2 1 2 业务平台研究现状业务平台和操作系统平台、软件基础架构平台相比，国内业务流程管理平台市场刚刚启动。计世资讯认为，国内业务流程管理平台市场在2 0 0 3 年得到迸一步重视，并从此进入快速发展的轨道。2 0 0 4 年，中国中小企业i t 应用市场整体规模为9 4 5 5 亿元，较2 0 0 3 年增长】8 ，9 。预测，2 0 0 5 年，中小企业i t 市场规模将会达到1 1 2 9 8 亿元，较2 0 0 4 年增长1 9 5 。并且，主流的e r p 和o a 软件都将基于业务流程管理平台 2 1 。目前有东软金算盘、用友u a p 平台、s a p 的n e t w e a v e r 平台以及思维加速的b u s i n e s s 业务架构平台等。( 1 ) 金算盘资金集中管理系统以金算盘v p 平台为基础，遵照以客户为中心，可扩展性、可维护性的设计原则，提供了资金预算管理、备用金管理等模块，并能与金算盘v p s 总账系统无缝集成。( 2 ) 用友u a p 平台是用友e r p 的核心，是国内第一个成功的管理软件平台。它遵循j 2 e e 技术规范，以企业业务信息管理和企业资源管理为基础、业务过程控制管理为核心，支持w e b 和x m l 、支持工作流管理、支持业务流程重组、支持异构系统集成、支持多数据库系统、提供可视化建模工具的统一架构平台。哈尔滨l ：程人学硕十学位论文( 3 ) s a p 的n e t w e a v e r 平台一款完善的集成化应用平台，可帮助企业跨越机构组织和技术的界限，集成和优化人员、信息与业务流程，进而大幅降低总体拥有成本( t c o ) 。是开放式平台，设计用以与其它平台，如m i c r o s o f t n e t和i b mw e b s p h e r e 等实现全面的互操作。( 4 ) 思维加速的b u s i n e s s 业务架构平台是为信息系统的规划、设计、构建、集成、部署、运行、维护和管理等提供高可用性、高合理性的体系架构，真丁e 实现“用户主控，随需而变，全局规划，整体集成”的信息化战略。2 1 3 业务平台实现原理和方法1 实现原理业务平台的基本实现原理是：通过将业务模型资源与系统实现技术分相分离，从根本上提升管理系统的技术无关性。业务资源是随用户需求而变动的最频繁的部分，通过分离业务与实现部分，可以做到业务资源变动时，不影响底层的实现技术，无需重新配置或升级运行环境。而运行环境的独立，则可以保证应用能够跨实现技术，运行在不同的系统之上，可以随时零成本迁移到新的实现技术。2 实现方法采用“业务模型驱动”( b m d ，b u s i n e s sm o d e ld r i v e n ) 的方法体系和工具集。b m d 是种全新的管理软件架构和运行模式。这种模式的基本思想是【2 i 】：f 1 ) 用业务建模工具来开发管理软件( 2 ) 用业务支撑平台来运行管理软件业务建模的直接产品称为业务模型应用资源。将业务模型应用资源发布到业务支撑平台上，就可以得到相应的信息系统。b m d 体现了“以业务模型资源为中心”的思想，这一思想要求使用业务建模的开发模式，并将建模的结果业务模型应用资源作为管理软件开发的主体产品，在b m d 模式下，用户是以业务模型应用资源为主要的目标对象，进行信息系统的设计、构造、发布、集成、维护和管理。在开发维护模式上，b m d 与现有信息系统开发模式有着本质的区别。现哈尔滨i f ￥大学硕十学位论文有信息系统，采用面向对象技术、业务无关的“原始”编程工具来开发管理系统，即采用软件系统的丌发过程或给系统建模的过程；而基于b m d 的信息系统的开发和维护，则采用业务导向、技术无关的业务建模方式为主，从已开发的软件系统中提取语义并将语义恢复到高一层次的概念部分。b m d中用什么作为原始输入源有不同的方法。有的利用数据库模式作为原始输入源；有的用源程序作为原始输入源；也有的利用现有系统作为原始输入源。简单来说b m d 的核心为业务建模，就是基于企业工程理论和业务模型体系，来分析、设计、开发和维护信息系统。业务建模的关键基础是业务模型体系，业务模型体系是从企业信息化的需要出发，针对企业的业务和管理所做的一种体系性抽象和描述，业务模型体系可以为信息系统的设计和开发提供科学、合理的导向和依据。业务建模的过程，是从业务和管理的现实和知识出发，依据和参照业务模型体系，采用业务建模工具，设计并构建出相关的业务模型资源，业务模型资源是业务建模的主要产品。b m d 采用模型自动执行作为软件的主要实现方式，使得开发人员只需要聚焦于客户的业务逻辑，并可以使用多种程序语言来支持复杂业务逻辑。b m d 通过引入企业工程和业务模型理论( e e e m ) ，为管理软件设计和开发提供有效的导向和依据。业务模型规范了描述企业业务的各类要素和方法规则，可以全面、准确地描述用户需求，有效提升和保障管理软件的能力。b m d 的关键不是自动生成代码，而是跨越代码和平台来解释企业业务，因此，在企业业务模型设计完成后，用户可以自动获得c s ，多层体系和b s等多种运行方式的业务软件。一个最典型的应用状况是：采用b m d 设计的业务模型，不仅可以通过c s 程序来运行，也可以直接使用浏览器访问，现有的业务可以直接发布在w e b 上，现有的组织机构和权限在w e b 上自动生效一一而无需编写任何组织机构管理和权限管理的代码。2 2 工作流技术工作流技术是实现企业业务流程建模、业务流程仿真分析、业务流程优化、业务流程管理与集成，从而最终实现业务流程的自动化的核心技术。对哈尔滨r 程大学硕士学位论文企业利用工作流方法来进行业务流程的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，进而对企业的业务流程进行优化重组，而且所建立的业务流程模型本身就是企业非常重要的知识库和规则库。在深入分析企业需求基础上建立的企业业务模型可以在最大程度上提高企业实施e r p 或者其他信息系统的成功率。工作流管理技术的出现和迅速发展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生产目标的业务处理系统，所以，也有人将工作流管理系统成为企业的业务操作系统( b o s ) 。目前，工作流技术的研究与应用在我国尚处于起步阶段，虽然己经有研究人员从不同的角度开展了工作流管理及其相关技术的研究，但是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。2 2 1 工作流基本概念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 tc 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问进行传递与执行 6 1 。o e o r g a k o p o u l o s 给出的工作流定义：工作流是将一组任务组织起来完成某个经营过程，在工作流中定义了任务的触发顺序和触发条件。每个任务可以有一个或多个软件系统完成，也可以由一个或组人完成，还可以由一个或多个软件系统协作完成。任务的触发顺序和触发条件用来定义并实现任务的触发、任务的同步和信息流的传递。i b ma l m a d e n 研究中心给出工作流的定义是：工作流是经营过程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步骤的定义、步骤问的执行顺序、条件以及数据流的建立、每一步骤由谁来负责以及每个活动所需要的应用程序。根据以上定义工作流定义概括为：工作流是一种反映业务流集成计算机化的模型，是为了在先进计算机环境支持下实现经营过程集成与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。在实际情况中可以更广泛地把凡是由计算机软件系统( 工作流管理系统) 控制其执行的过程都称为工作流。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。w f m c 发布的w f m cg l o s s a r y ( w f m c t c 1 0 1 1 ) 中对工作流相关名词的定义如下【7 】：( 1 ) 活动( a c t i v i t y ) ：活动是过程执行中可被工作流机调度的最小工作单元，要求有人和机器的参与。( 2 ) 工作流过程( w o r k f l o w p r o c e s s ) ：工作流过程是自动化的组织过程，包括人参与的和自动执行的任务、文档、信息或任务，依照组织规范在参与者之间传递、处理和执行。( 3 ) 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 ) ：一种能定义、创建和管理工作流执行的系统。它通过单个或多个工作流机运行，并能解释过程定义。( 4 ) 业务流程( b u s i n e s sp r o c e s s ) ：在具有组织功能的组织结构中，能够实现业务目标和策略的相互连接的过程和活动集。( 5 ) 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，用来支持系统建横和运行过程的自动化。( 6 ) 过程活动实例( p r o c e s s a c t i v i t yi n s t a n c e s ) ：实际运行中的一个过程或活动。每个实例代表一个能独立控制执行、具有内部状态的线程，可被外界通过标识进行读取。实例是真正执行的工作流。根据业务流程来设计相应的工作流管理系统，通过创建过程实例来实现过程定义。进一步将过程实例分解成相应的若干活动实例。每个活动实例对应于实际业务流程中的一项具体任务或一个具体操作。生成工作单元用以实1 0一丝堡望垒兰竺篁篁堡垒一现活动，同时可以调用应用工具柬实现。以上各概念间关系如图2 2 所示。子e 鼍子学程分解、弋l 一活动手么觌0 订执行表示作流管理系统l 控制过程实例i理| 活动实例，执行( a n 矾r ) 工作单元调用的应用亡具图2 2 工作流基本概念问的联系2 ，2 2 工作流研究现状1 工作流研究机构及研究项目目前国际上有关工作流的管理组织有：w f m c ( 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 ) ，a i i m ( a s s o c i a t i o nf o ri n f o r m a t i o na n di m a g em a n a g e m e n t ) ，w a r i a ( t h ew o r k f l o wa n dr e e n g i n e e f i n gi n t e r n a t i o n a la s s o c i a t i o n ) s l 等。其中，w f m c ( 工作流管理联盟) 对工作流理论的研究和应用开发颇有影响，它是推行工作流管理规范化的非盈利性组织，于1 9 9 3 年在欧洲成立。该组织制订了工作流的相关标准和规范。国内没有统一的组织负责工作流规范制定和研究的组织结构，但浙江大学、清华大学、国防科技大学、上海交通大学等高校做了定的研究工作o 】。有关工作流的研究项目主要有：( 1 ) e x o t i c a ( h t t p ：w w w a l m a d e n i b m c o m c s e x o t i c “1 ：i b ma l m a d e n哈尔滨l 程人学硕士学位论文研究中心的项目，主要研究可扩展的分布式工作流、事务通讯、移动计算、交替存储、混合工作流等，其大部分工作是建立在己有产品f l o w m a r k 、l o t u sn o t e s 、m q s e r i e s 的基础上。( 2 ) m e n t o r ( h t t p ：v c w w - - d b s c s u n i s b d e ) ：瑞士联合银行与德国s a a r l a n g 大学的合作项目，主要研究基于状态和行为图表的工作流描述、协议验证和分布执行。( 3 ) m e t e o r ( h t t p ：l s d i s c s u g a e d u w o r k f l o w ) ：美国g e o r g i a 大学的研究项目，研制出的o r b w o r k 原型系统将利用c o r b a 进行部件间的通讯，实现分布式工作流核心引擎的服务框架。部分工作是以医疗保健为背景开展的。( 4 ) m o b i l e ( h t t p ：w w w 6 i n f o r m a f i k u n i e r l a n g e n d e ) ：德国e r l a n g e n大学的研究项目，力图建立组件方式构造的w f m s ，以满足系统的可扩展性。( 5 ) w i d e ( h t t p ：d i s s e m a e s p r o j e c f f w i d e ) ：欧洲的研究项目，由米兰的p o l i t e c h n i c 、s e m a 工作组、i n g 银行、m a r t r e s a 医院和t w e n t e 大学多方联合主持，力图把分布式、激活数据库技术引入到工作流领域来，将在s e m a 产品f o r 0 的基础上实现。( 6 ) p a n t ar h e i ( h a p ：h w w w i f i u n i k l u a c a t h e r b w o r k f l o w h t m l l ：奥地利k l a g e n f u r t 大学的研究项目，他们的原型系统支持i n t e m e t 和高级事务的概念，其体系结构是基于w e b 技术，采用j a v a 实现1 。2 工作流研究热点目前，工作流管理领域的研究热点和趋势主要集中于：( 1 ) 工作流流程建模：包括工作流流程模型和流程描述语言方面的研究，前者是对业务流程的计算化描述，概括了实现流程所需的各种必要信息：流程开始和结束条件、组成该流程的各个步骤、步骤间的信息传递规则以及所需调用的应用工具等。( 2 ) 基于w e b 的工作流：随着w w w 的迅猛发展和普及，许多w f m s产品开始支持各种各样基于w e b 的应用。( 3 ) 工作流管理中的移动计算：移动客户只需周期性地与工作流服务器建立连接，接受工作任务或提交工作结果，从而减轻系统和网络的负荷，极大地提高远程办公的效率。1 ，哈尔滨i + 程人学硕士学位论文( 4 、分布式工作流：单个工作流程要允许跨越广域网上的多个服务器和客户端，通过并行计算、资源共享、分布操作使其可扩展性、可管理性得以充分体现。需考虑分布式系统的安全性和可互操作性。f 5 1 工作流互操作：互操作的研究主要包括工作流模型的互操作和工作流系统的互操作两方面的研究。工作流互操作是工作流管理技术目前研究中的一大难点。( 6 1 工作流事务管理：在工作流领域中，一般性的事务不能满足需要，这就出现了高级事务模型，但现有的工作流产品还不能明显地支持这种事务1 1 2 。3 工作流管理系统分类工作流管理系统按照底层实现技术的不同，将工作流系统分为以下4 种：( 1 ) 基于共享文档库的工作流系统：依赖于文档流转的思想，与外部应用的交互受限，适应于管理工作流。产品有：f i l j n e t 的v i s u a lw o r k f l o ，i b m的f l o w m a r k ，i n c o n c e r t 的i n c o n c e r t 。( 2 ) 基于消息传递的工作流系统：通过电子邮件实现。产品有：n o v e l l和f i l c n e t 联合开发的e n s e m b l e ，j e t f o r m 的i n t e m p o ，k e y f i l e 的k e y f l o w 。( 3 ) 基于w e b 的工作流系统：通过w w w 实现任务的协作始于1 9 9 5年，具有这方面功能的产品有：a c t i o nt e c h n o l c l g i e s 的a c t i o nw o r k sm e t r o ，u l t i m u s 的u l t i m u s 。( 4 ) 基于数据库的工作流：它实现自己的通讯机制，在底层数据库的基础上提供了大量与传统和新应用的接口，又称为过程型工作流m 】。2 2 3 工作流系统体系结构工作流管理系统体系结构参考模型由工作流管理联盟提出，但有关于改参考模型的细节实现，特别是建模方法和工作流引擎的实现方法，无论理论上还是实际产品中，都没有统一的标准。其具体体系结构参考模型如图2 _ 3所示】。哈尔滨上程大学硕七学位论文臣卫i过程建模工具i生成图2 3w f m c 提出的工作流系统实现模型在这个一般结构模型中有三种类型的部件：( 1 ) z 作流管理系统内提供各种功能支持的软件构件；( 2 ) 为一个或多个软件构件使用的各种系统定义和控制数据；( 3 ) 应用程序和数据库。系统中主要部件和数据的作用如下：( 1 ) 过程定义工具过程定义工具用来建立计算机可处理的业务过程描述。可以实形式化的1 4定义语句或对象关系模型，也可以是简单地规定用户问信息的传输的一组命令。犯) 流程定义流程定义( 数据) 包含了所有使业务过程能被工作流执行子系统执行的必要信息。这些信息包括起始和终止条件、各个组成活动、活动调度规则、各业务的参与者需要做的工作、相关应用程序和数据的调用信息等。f 3 ) 工作流控制数据指被工作流执行系统和工作流引擎管理的系统数据，例如工作流实例的状态信息、每个活动的状态信息等。( 4 1 工作流执行子系统和工作流引擎工作流执行子系统( w o r k f l o we x e c u t i o ns u b s y s t e m ，简记为w e s ) 也称为( 业务) 过程执行环境，包括一个或多个工作流引擎。工作流引擎是工作流管理系统的核心软件组元。它的功能包括：解释过程实例并控制执行；调度各项活动：为用户工作表添加工作项；通过应用程序接口( a p i ) 调用应用程序；提供监督和管理功能等。工作流执行子系统可以包括多个工作流引擎，不同工作流引擎协同执行工作流任务。f 5 1 工作流相关数据指与业务过程流相关的数据。工作流管理系统使用这些数据确定工作流实例的状态转移，例如过程调度决策数据、活动间的传输数据等。工作流相关数据既可以被工作流引擎使用，也可以被应用程序调用。( 6 ) 工作表和工作表处理程序工作表列出了与业务过程参与者相关的系列工作项，工作表处理程序则对用户和工作表之间交互进行管理。工作表处理程序完成的功能有：支持用户在工作表中选取一个工作项，重新分配工作项，通报工作项的完成，在工作项被处理的过程中调用相应的应用程序等。( 7 ) 应用程序和应用数据应用程序可以直接被工作流管理系统调用或通过应用程序代理被间接调用。通过应用程序调用，工作流管理系统部分或完全自动地完成一个活动，或者对业务参与者的工作提供支持。与工作流控制数据和相关数据不同，应用数据对应用程序来讲是局部数据，对工作流管理系统的其它部件来说是不te可见的。2 3 软件构件技术引入重用的机制，采用构件技术进行实现。本小节包括构件技术概要、基于构件的软件开发和构件方法三部分内容。2 3 1 构件技术概要构件技术的方法来自于软件重用的思想。面对日益庞大的应用系统，如何迅速高效地构筑软件系统是摆在软件开发人员面前的一个难题。由于大多数的应用软件是以“黑箱”的形式呈现在用户面前，因此可以把用户界面与处理层次区分开来。如果我们把传统的软件开发模式中的模块划分的思想加以扩充，构造子程序库，引入重用的机制，便可得到所谓的构件方法。s z y p e r s k i 将构件定义为“软件构件是一个仅带特定契约接口和显示语境依赖的结构单元”，同时还指出：“软件构件可以独立部署，易于第三方整合i t s 。”对于构件化系统而言，整个系统可以看作是一个构件库。构件库中的每个构件就像是工业生产线中的零部件，对于需要更换的零件，直接取出加以更换，而不影响到其他零件的使用，如图2 4 所示。每个构件只是通过接口与外界联系。只要保证了接口的一致性，就能够保证整个系统的下常运行。图2 4 构件化程序的运行模型( 运行时零件可以替换)软件构件技术是支持软件复用的核心技术，是近几年来迅速发展并受到1 6哈尔滨_ l 程大学硕士学位论文高度重视的一个学科分支。包括以下主要研究内容t 1 6 。( 1 ) 构件获取：有目的的构件生产和从已有系统中挖掘提取构件；( 2 ) 构件模型：研究构件的本质特征及构件间的关系；( 3 ) 构件描述语言：以构件模型为基础，解决构件的精确描述、理解及组装问题：( 4 ) 构件分类与检索：研究构件分类策略、组织模式及检索策略，建立构件库系统，支持构件的有效管理；( 5 ) 构件复合组装：在构件模型的基础上研究构件组装机制，包括源代码级的组装和基于构件对象互操作性的运行级组装；( 6 ) 标准化：构件模型的标准化和构件库系统的标准化。2 3 2 基于构件的软件开发集软件复用、分布式对象技术、客户服务器结构和构件技术于一身的基于构件的软件开发方法( c o m p o n e n t b a s e dd e v e l o p m e n tc b d ) 是2 0 世纪9 0 年代兴起的一种新的软件开发方法m - ，以软件架构为组装蓝图，以可复用软件构件为组装预制块，支持组装式软件复用，是提高软件生产效率和产品质量、减轻人员流动副作用、缩短产品交付时间的现实有效的途径之一。软件的内在本质是易变性，所以在考虑基于构件的软件开发模型时，应该将开发的不同阶段的重叠性和递归性考虑在内。虽然不同阶段可能具有重叠性，但是还是把它分为4 个阶段：系统分析，领域工程，系统设计和系统实现，如图2 5 所示。剀2 5 基丁- 构件的软件开发模型哈尔滨j 科人学硕士学位论文c b d 是软件工程发展的新阶段，吸收和发扬了面向对象技术、分布计算技术和软件复用中的许多优秀思想，作为一种将软件构件技术运用于应用系统开发中的一种新兴的软件开发方法，其主要优点表现为：( 1 ) 以构件( 模块) 为单位独立地进行设计和实现，使大规模地软件生产成为可能。( 2 ) 缩短应用开发的周期，降低开发费用，提高生产率。( 3 ) c b d 技术以构件模型和构件架构作为系统开发者之间的协议标准，极大地提高了应用系统各部分的开发独立性和系统开发的并行性。( 4 ) 更易配置最优的解决方案，构件市场上丰富的构件使得对功能的支持更具有可选性，构件提供者的竞争也会使价格交得更低。( 5 ) 减少了出错风险，因为用于组装的各构件都已各自通过了测试和验证，同时基于构件的系统开发更有利于渐进的增量式开发测试。这些都保证了软件开发的质量。( 6 ) 提高了软件系统的灵活性，缩短了软件系统的分发时间，减少了软件系统的维护费用。为了使得构件的优势能够更好的发挥，在构件的设计过程中，应该注意到以下的几方面：( 1 ) 降低耦合：耦合指构件之间的相关性，也就是尽可能的保持少的对外的( 2 ) 接口。( 3 ) 提高内聚：内聚指构件内元素之间的相关性。( 4 ) 控制粒度：粒度系统中构件对应问题域的规模，包括构件数量和大小两个方面。2 3 3 主要的构件方法简单地说，构件技术是一种二进制标准。在二进制的基础上，实现了对构件提供的方法和数据进行操纵、共享和访问。基于这种思想，各大组织与公司建立了各自的构件模型，其中最流行的构件模型有3 种：对象管理集团( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，o m g ) 的c o r b a 技术、微软的c o m d c o m技术以及s u n 的j a v ab e a n s e j b 技术。1 c o r b ac o r b a 是由o m g 提出的一个分句式环境下跨平台、跨语言的对象管理规范。主要由四个单元组成：对象请求代理( o r b ) ，定义了c o r b a 的对象总线；c o r b a 服务定义了系统级对象框架，用来扩展总线；c o r b a 设施，定义了直接被商务对象使用的水平和垂直应用程序框架：应用程序对象，即商务对象及其应用程序，它们是c o r b a 基础结构的最终用户。2 c o m d c o mc o m 是m i c r o s o f t 开发的一种二进制标准，定义了构件对象之间基于这些技术标准进行交互的方法。c o m 所建立的是一个软件模块与另一个软件模块之间的链接，当这种链接建立之后，模块之间就可以通过称之为“对象接口”的机制来进行通信，进而实现c o m 对象与同一程序或者其他程序甚至远程计算机上另一个对象之间进行交互，而这些对象可以是使用不同的开发语言，以不同的组织方式开发而成的。早期的c o m 技术不具备跨计算机的远程调用能力，这种通过通用接口操纵其他对象的功能仅仅局限于同一计算机的不同应用程序之间。后来的c o m 标准增加了保障系统和组件完整的安全机制，扩展到分布式环境，形成d c o m 。d c o m 使用一种基于标准的远程过程调用，提供了网络透明及通信自动化。可以使运行于不同机器上的对象之间进行无缝互操作，而且个对象无须了解另一个对象的位置。分布式对象技术也可以使全局的网络和信息资源看上去像是本地的，这就使用户更容易也更快捷地访问重要的业务信息。通过d c o m 和远程自动化，用户可以才可在整个网络内放置和执行部件。由于c o m 技术对构件接口的完好定义与封装，并在w e b 构件中有着良好的扩展性，使得其在基于构件开发过程中被大量的使用。绝大多数的应用系统都是基于微软的w i n d o w s 平台进行开发的，c o m 技术作为微软的一项核心技术已经与w i n d o w s 操作系统实现了无缝连接，这些条件使得c o m 技术在构件化的软件开发中的比重越来越大。在构件化电子海图系统的实现中，本文采用了c o m 技术。3 j a v ab e a n s e j b按照s u n 公司的定义，j a