（计算机科学与技术专业论文）审批工作流引擎的研究与实现.pdf

国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 摘要 目 前，办公自 动化系统 o a )的柔性和适应性是应用软件中的关键问题之一， 如何提高软件内部的利用效率也成为了一个重要课题。在办公自 动化系统的开发过 程中，对审批业务流程的处理是要解决的核心问题。为此，我们引入了工作流管理 的思想。工作流管理的最大优点是实现了信息产生与传递逻辑的分离。工作流引擎 可通过修改 ( 重新定义)部分或全部的系统功能模型来适应业务流程的变化。 工作 流引擎负责工作流执行服务中的部分或全部运行控制环境，并为工作流句柄提供运 行环境。 我们以江西省萍乡市的“ 公共政务行政审批综合系统”的开发为背景，着重于 审批工作流引擎的设计和实现技术。本文主要工作包括: 1 ) 提出 基于 三层us结构的审批工作流引 擎的 控制模型，即客户端软件、审 批工作流引擎服务器、应用数据库服务器。 2 )通过对审批工作流的四大元素 ( 即入员、 资源、 事件、 状态) 的分析研究， 我们设计实现了 一个审批工作流引擎。 基于效率的考虑，我们通过一种灵 活机制实现了对工作流全过程的监控。 3 )本引擎己 稳定地应用到萍乡市公共政务行政审批综合系统中，并己于2 0 0 2 年 1 0 月投入使用，目前系统运行良 好。 第一年的运行结果表明， 此工作流 引擎具有较强的灵活性和可扩展性，可以很好地适应审批业务流程的变化 需求。 本文最后对研究工作进行了 总结，并对后续工作做了展望。 关键词: 办公自 动化 ( o a ) ;工作流引擎;c o m:三层结构;关系数据库 i 页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 abs t ract t h e fl e x i b i l it y a n d a d a p t a b i l i t y o f o ff i c e a u t o m a t i o n ( o a ) s y s t e m i s o n e o f t h e k e y p r o b le m s i n a p p l i c a t io n s o ft w a r e n o w a d a y s , a n d h o w t o i m p r o v e t h e u t il i z a t i o n r a t i o o f t h e s o ft w a r e a l s o b e c o m e s a n i m p o rt a n t p r o b l e m i n s i d e . i n t h e d e v e l o p m e n t o f o a s y s t e m , t h e e x a m i n a t i o n a n d a p p r o v a l p r o c e s s i s a m a j o r p r o b l e m t h a t s h o u l d b e s o lv e d c a r e f u l l y . f o r t h i s r e a s o n , w e i n t r o d u c e t h e t h o u g h t s o f w o r k fl o w m a n a g e m e n t . t h e g r e a t e s t m e r it o f w o r k fl o w m a n a g e m e n t i s t h e s e p a r a t i o n o f i n f o r m a t i o n p r o d u c t i o n a n d i n f o r m a t i o n t r a n s f e r . t h e w o r k fl o w e n g i n e c a n a d a p t t o t h e c h a n g e s o f b u s i n e s s fl o w v i a r e v i s in g ( r e - d e f i n i n g ) p a rt s o f o r w h o l e s y s t e m f u n c t i o n m o d u l e s . w o r k fl o w e n g i n e i s r e s p o n s i b l e f o r p a r t o r a l l o f t h e r u n n i n g a n d c o n t r o l e n v i r o n m e n t i n t h e e x e c u t io n s e r v i c e , a n d o ff e r s t h e r u n n i n g e n v i r o n m e n t f o r h a n d l e o f t h e w o r k fl o w . b a s e d o n t h e d e v e l o p m e n t o f p i n g x i a n g o ff i c e a u t o m a t i o n s y s t e m , w e e m p h a s i s o n t h e t e c h n o l o g i e s o f d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f a w o r k fl o w e n g in e f o r t h e e x a m i n a t i o n a n d a p p r o v a l p r o c e s s . t h e m a i n c o n t e n t o f t h i s t h e s i s i n c lu d e s : 1 ) p u t f o r w a r d t h e c o n t r o l m o d e l b a s e d o n t h r e e - t i e r o f c l i e n t / s e r v e r s t r u c t u r e o f w o r k fl o w e n g i n e , n a m e l y c u s t o m e r e n d s o ft w a r e , w o r k fl o w e n g i n e o f e x a m i n a t i o n a n d a p p r o v a l s e r v e r , a p p l i c a t i o n d a t a b a s e s e r v e r . andthethe 2 ) b a s e d o n t h e a n a l y s i s a n d r e s e a r c h f o u r m a j o r e l e m e n t s o f t h e e x a m i n a t i o n a p p r o v a l s y s t e m ( n a m e l y p e r s o n n e l , r e s o u r c e , i n c i d e n t , s t a t e ) , w e d e s i g n s y s t e m i m p l e m e n t a t i o n w e i m p l e m e n t 二 t u r e a n d t h e t e c h n o l o g i e s a r e a r c h i t e a lg o r i t h m s o f t h e w o r k fl o w e n g i n e d i s c u s s e d i n d e t a i l . c o n s i d e r i n g t h e e ff i c i e n c y , a s m a rt m e c h a n i s m t o s u p e r v i s e t h e w h o l e p r o c e s s o f t h e wo r k fl o w. 3 ) t h e e n g i n e h a s b e e n i n t e g r a t e d i n t o t h e p i n g x i a n g o ff i c e a u t o m a t i o n s y s t e m s m o o t h l y , a n d p u t i n t o p r a c t i c e s i n c e o c t o b e r o f 2 0 0 2 . a n d t h e s y s t e m r u n s w e l l a t p r e s e n t . t h e r e s u lt o f t h e f i r s t y e a r r u n s h o w s o u r w o r k fl o w e n g i n e c o u l d p r o v i d e e n o u g h fl e x i b i l it y a n d a d a p t a b i l it y , a n d m e e t t h e c h a n g e o f t h e b u s in e s s r e q u i r e me n t s . t h i s t h e s i s s u mma r i z e do u r r e s e a r c h w o r k f i n a l l y , a n d l o o k e d f o r w a r d t o t h e f u t u r e wo r k k e y w o r d s : o f f i c e a u t o ma t i o n rdb ( o a ) ; w o r k fl o w e n g i n e ; c o m; t h r e e - t i e r a r c h i t e c t u r e ; 独创性声明 本人声明 所呈交的学位论文是我本人在导师指导下 进行的研究工作及取得 的 研究 成果。 尽我 所知， 除了 文中 特别加以 标注和致谢的 地方外， 论文中 不包含 其他人已 经发 表和撰写过的 研究 成果， 也 不 包含为获得国防 科学 技术大学 或 其它 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谢意。 学位论文题目: 学位论文作者签名 学位论文版权使用授权书 本人完全了 解国防 科学技术大学有关保留、 使用学 位论文的规定。 本人授权 国防 科学技术大学可以 保留并向国家有关部门 或机构送交论文的复印 件和电子 文 档， 允许 论文 被查阅 和借阅; 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，可以 采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书。 ) 学 位 论文题目 : 审 批工作 流引 擎的 研究 与实 现 学位论文作者签名: 作者指导教师签名: 透* i 气书 日 期: ; 0 0 了年/ l月/ 0 日 日 期 :二 o - o 2 年 ( f 月r 日 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 图 目 录 巧hm17181819191920跄2324肠2627咒们朽46拓钓5050515252貂5354别筋55 图 1 - 图2 - 图 2 - 图3 - 图3 - 图3 - 图3 一 图 3 - 图 3 一 ， 图 3 - 图 3 一 图 3 一 ( 图3 一 图4 - 图4 - : 图4 - : 图4 - 图5 一 图5 - 1 图5 一 乏 图5 一 “ 图6 一 1 图6 一 乏 图6 - - 图6 - 4 图6 - 5 图6 - 6 图 6 一 7 图6 - 8 图6 一 9 图6 - 1 图6 一 1 图6 - 1 萍乡市 “ 公共政务审批综合系统”办件状态图 窗口 人员受理业务界面 中心核查界面. ， 一 一一一一一 jr i n x一一一一一一一 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 表 目 录 282929灼30303030好 表4 - 1状态信息表 ， . . 卜 ， 二 . 表4 - 2业务逻辑表. . . . ， . . . ， . 二 表4 - 3活动模式表 . ， ， 表4 - 4证件基本信息表_ _ ， . _ .t_ . _ 表4 - 5部门基本信息表. . ， . 表4 - 6工作流基本信息表. . 表4 - 7工作流资源表 . ，. ， 二 ， . . 表4 - 8用户基本信息表 . 表5 - 1 数字签名方案的模拟结果表 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 第一章绪论 圣 1 . 1课题研究背景 当前各种组织使用的信息系统大都侧重于在离散时间点上的信息收集、 统计和分 析。 在软件开发具体实现这类功能时， 基本上是按企事业现有业务流程记录信息产生 和传递，其结果是系统柔性较差;一旦组织结构、业务流程发生变化，这些系统因体 现不出信息产生与传递逻辑关系上的变更而逐渐丧失生命力。 但当前企事业面临的环 境是全球经济一体化、客户需求多样化、 产品生命周期缩短、市场竞争激烈， 企业追 求的目 标除了价值最大化， 还体现在 “ 以客户为中心” 等。为了 增强竞争力， 很多组 织对业务流程进行重新设计，改造组织结构使之 “ 扁平化， ，成立工作小组。随着外 部环境的不断变化， 与之相适应的 业务流程也处于不停的发展变化中。 信息系统不够 灵活的结果是信息技术成为组织发展的障碍，而不是前进的动力，投资得不到回收; 有调查表明: 美国在2 0 世纪8 0 年代在 i t应用上投入的 1 万亿美元没达到预期目 标， 在服务业白 领工人增加了2 1 %， 生产率反而损失了 6 %。 技术上的柔性要求能支持组 织渐进性的变化和突变性的变革， 工作流就是一种能描述组织工作流程、 支持其业务 流 程 进 化 的 技 术 11,2,3 ,161 在引入工作流技术以前， 组织中的协调工作大都是手工完成的。比较典型的例子 是需多人参与的带表格数据的文件填制审核。 当第一个人接到文件， 查看与其业务相 关部分， 填写审核完毕并签字后， 这份文件被手工传递到下个人; 如此循环直至结束。 这样每个人事先都要接受关于这份文件制定规则、 顺序的培训， 或者这种规则就写在 该文件上。若主管想知道这份文件的进展情况，他得沿文件传递路径逐个问参与者; 想了解哪些任务完成得迟了或丢失了哪些数据，也是一件不容易的事。 而且每个参与 者都没有关于费用和时间的概念。 这类问题在大型组织中表现得尤为严重。由此可看 出手工完成的工作流程具有以下问题: i )用纸量大，而且费工费力; 2 )在流动过程中文件易丢失，想跟踪其状态很难; 3 )很难记录每道工序的处理时间和费用统计。 信息技术的发展使得计算机在越来越大的程度上支持个人、 组织工作。 另一方fm i 再造己摆上众多企事业和组织的议事日 程。 根据以前的技术水平、 知识结构等社会特 征确定的工作流程不再适应当今多变、 竞争激烈的环境。 再造是从跨组织部门的角度 分析企业的 基本业务流程， 其目 标不在改进， 而是找出具有真正价值、 能达到目 的的 方法;它跳出组织结构和常规方法的限制进行广泛的分析， 借助信息技术创造、设计 新 流 程 13 - 一一一一爪薪 1t 1一一一一一一一一一一一 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 为利用信息技术更好地支持群体工作，国外己开展计算机支持下的工作流研究 14 9 , 14 1其目 的是借助i n t e r n e t / i n t r a n e t 使组织内的工作流程更科学化和合理化， 提高 工作 效率， 改善产品或服务质 量、降低成本、 减少服务时间延滞等。 采用工作流技术 辅助组织工作更符合市场竞争的 要求，能极大增强组织竞争力。 实施电 子政务工程已 经成为我国各级地方政府的一 项重要工作内容。 实现政府信 息化，既是我国各地区经济和社会发展的迫切要求， 也是一项转变政府工作方式， 提 高工作效率， 促进勤政廉政建设的一项十分紧迫的任务。目前政府将凡是涉及到行政 审批办证的公安、税务、房产、交通、电力、民政等部门，都要求派驻专门人员集中 到一个场所办公， 这一场所作为政府统一对外的办事窗口， 市民办任何证件都可在该 场所办理。这一做法旨在依法行政、实行政务公开、提高服务质量、精简审批环节、 提 高 办 事 效 率 、 改 善 投 资 环 境 、 促 进 廉 政 建 设 ， 真 正 为 各 奥 经 济 组 织 和 人 民 群 众 提 供 优质高效服务， 提高权利运行的透明度， 从机制上对公共权力形成合理而有效的监督。 这个新成立的机构目 前称之为 “ 行政审批办证中心” 或 “ 公共政务服务处” 。审批工 作作为政府的一项基本工作， 如何通过计算机软件达到对审 批业务流程的 灵活、 高 效 地处理已成为一个ap待解决的问题。 最近本人作为主要技术负责人完成了“ 江西省萍乡市公共政务行政审批综合系 统”的研发，在该系统中主要承担了审批工作流引擎的设计与实现。 2 0 0 2 年1 2 月该 系统通过了湖南省科技厅组织的鉴定，鉴定结论为: “ 公共政务行政审批综合系统设 计思想先进， 在系统可自 定义审批流程、 业务的审核和跟踪性方面具有创新性， 系统 实 用性强。 系 统整体技 术水平达到国内 领先水平。 ” 14 3 ,4 4 1 在我们为江西省萍乡市研发的公共政务行政审批综合系统的过程中， 引入了工作 流管理的思想， 遇到了 多种类型的工作流交错的 情况。 项目 的审批步骤依据国家的法 律法规进行， 办事流程相对固定， 在审批的过程中 涉及到表单的处理和传递， 具有管 理型工作流和以文档型为核心的特点; 同 时， 公共政务行政审批综合系统本身就是各 职能部门 业务流程的紧密集成，环环相扣，涉及多个部门多种角色的人员协同参与， 又要和各业务部门的新老系统保留接日、 共享数据， 工作流执行环境是异构、 复杂的， 由 此看来， 又具有生产型工作流和以过程为核心的特点; 再次， 完成一个流程的审批 通 常 零 0 各 类 人 员 相 互 协 作 有 时 可 能 产 生 业 务 退 回 的 情 况 比 如 一 个 常 见 的 审 批 流 程: 窗口 收件单位领导审批，办证中 心初审一办证中 心核查， 在这个简单的流程中， 涉及到了四类人员:窗口 人员、单位领导、办证中心初审入员、办证中心核查领导， 如果某个环节的手续不齐全， 则可能要求退回上一步，由 此看来又具有协作型工作流 的特点。 该系统需要在多个部门和不同角色的用户之间传递业务数据， 既有结构化的 表 单数据 ( 表格) ，又有半结构化的公文、报表， 还有非结构化的 特定格式的图 形数 据，如以图件形式呈报的材料需要在系统中 加以保存，如建筑施工图，可以 保存成 a u t o c a d格式的d x f 文 件， 也可以 作为图 像扫描成j p e g文件加以 保存， 由 此看出， 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 巴竺巴巴巴二二巴巴巴巴巴巴巴巴二 这是一个复杂的办公自 动化系统。 审批工作流是指审批业务过程的部分或全部在计算机应用环境下的自 动化， 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 务的过程自 动化， 从而实现预期的审批业务目 标， 或者促使审批业务目 标的实现。 审 批工作流的核心是审批工作流引擎， 因此， 进行审批工作流引擎的研究是很有价值的。 1 .2工作流管理系统的研究现状 工作流是一个业务过程中的某些活动按照定义的约束规则先后被执行， 从而实 现 预 期 的 业 务目 标。 工 作流 管 理 系统( w o r k fl o w m a n a g e m e n t s y s t e m , w fm s ) 的 主 要功能是通过计算机技术的支持去定义、 执行和管理工作流， 协调工作流执行过程中 活动之间以及群体成员之间的信息交互。wf ms作为，一 种 c s c w 系统，或者说是高 级数据库应用被广泛地得以 应用1 .2 ,3 1 工作流管理系统有着巨大的潜在市场和广阔的应用领域 ( 例如办公、电子商务、 协作研究、c i ms 等) 。据权威机构o v u m的统计，2 4 0 3 年通用wf ms 产品市场达到 3 0 亿美元， 而支持工作流的应用软件市场则达到1 5 0 亿美元， 由此吸引了 越来越多的 科研 机构与 软 件厂商 投入到 这方面的 研究 和开发中 1 5 1 。 据不完全 统计， 目 前 通用w f m s 及声称具有工作流功能的系统己经有几百种之多，其中包括 a c t i o n w o r k fl o w , v is u a l w o r k f lo , f l o w m a r k , u lt im u s , o m n id e s k 以 及i n c o n c e r t 等12 ,14 ,3 9 1 在国际 上， 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 it i o n , wf mc )于1 9 9 4 年 1 1 月发布了 工作流管理系统参考模型，该模型定义了 一个基本的工作流管理系统所需要的六个基本部件，并制定了部件之间的接口 标准， 使不同系统之间的互连和互操作成为可能。 目 前该模型己被大多数进行- l 作流系统研 究与应用的机构和企业 ( 如i b m, a c t i o n , s t a ff w a r e 等) 所认同，并在一些产品 ( 如 m g s e r i e s f l o w , a c t io n w o r k s m e a t r o , s t a ffw a r e 等) 中 使 用， 成为 这 一 领 域 事实 标准。 根据不同工作流系统所采用的任务项传递机制的不同， 工作流系统产品基本上可以 划 分为 3 类: i 、基于文件的工作流系统以共享文件的方式来完成任务，这种类型的产品 是产生最早、发展最成熟、最具多样性的，通常包含有 c l i e n t / s e r v e r 模式的图像、 文档与 数据库管理系统。 代表产品 有 f il e n e t 的 v i s u a l w o r k f l o 7 1 , i b m 的 f l o w ma r k , i n c o n c e r t 的 i n c o n c e r t o 2 ,基于消息的工作流系统 通过用户的电子邮件系统来传递文档信息。这种 类型的产品都已实现了与一种或多种电子邮件系统的集成。代表性产品有 n o v e l l 与 f i le n e t 合作开发的e n s e m b l e , j e t f o r m的i n t e m p o 0 一一一一一一一一%3 x 一一一一 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 3 、 群件与套件系统 这类产品都需要依赖自 己 系统的 应用基础结构，包括消 息传递、目 录服务、 安全管理、 数据库与文档管理服务等，它们本身就构成了一个完 整的应用开发环境。代表产品有 i b m / l o t u s 的 l o t u s d o m i n o / n o t e s , m i c r o s o ft的 o ff ic e 与e x c h a n g e lx f o 国内目前也开始出现这方面的研究与开发， 工作流技术也是在日 新月异地发展着 的。许多大型的软件公司，如联想、东软也都相继着手开发自己的工作流技术平台， 并 将其 应用到了 各自 的企 业e r i ， 项目 里面4 4 3 9 4 2 工作流管理作为一个新兴的研究领域， 工作流技术尚未完全成熟， 再者由于这些 产品本身的局限性，自 然还存在很多问 题有待进一步研究解决， 通过分析目 前的工作 流系统，我们总结出了以下三个主要不足: 其一、 建立时的过程定义与运行时的过程执行脱节， 致使预定义的过程模型不能 很好地反应实际的业务流程。 很多业务流程从工作流管理系统开始设计到该系统投入应用， 之间业务逻辑可能 产生很大的改变。 所以，怎么样让用户来设计系统，让开发出来的程序具有长久的生 命力，这是一个很有意义的研究内 容。 其二、 工作流管理系统之间缺乏互操作性。 工作流管理系统之间无法互操作， 这是由工作流管理系统缺乏一个统一的标准所 造成的。 虽然工作流管理联盟定义了一些相关的标准，可是由于工作流技术本身的复 杂性和多样性，目 前的系统大多仍然是不兼容的。 其三、实现的复杂性高。 工作流应用的开发不仅仅是过程的定义， 还需要完成其他许多任务。比如， 对外 部的 应用系统进行封装、 设计开发相应的用户界面等等。目 前的工作流产品， 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。 而且， 现有的工作流产品中， 没有一种比 较完美的方案能解决我们在公共政务行 政审批综合系统中的问题。目前市场上用得比较多的基于消息的群件产品 d o m in o / n o t e s 具有工作流的概念， 广泛应用于构建办公自 动化平台，但它本身并不能满足工 作流要求的许多特性， 必须依靠第三方解决方案供应商来提供， 造成系统的购买、 实 施与使用成本上升。 并且， 基于消息的群件产品直接支持的是非关系型数据库， 数据 都是存储在非关系型数据库中， 无法实现统计、 监控、 运算等企业工作流应用中常见 的要求， 故对于统计、排序、 报表功能等难以实现，虽然也可以 通过编程来访问关系 型数据库， 但都需要大量的额外开发工作和专业人员才能实现， 而且运行效率远不及 基于关系型数据库的工作流解决方案。 鉴于此考虑，我们结合以往设计m i s 的经验， 纂于关系数据库开发了一套审批工作流管理系统。 - 一一一一一薄 4 x一一一一一一一一一一一一一黔 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 谷 1 .3课题研究目 标及意义 1 、课题研究目 标 本课题的背景是株洲工学院计算机应用研究所为江西省萍乡市政府开发的“ 公共 政务审批综合系统， 。该系统目 标就是要通过工作实现信息产生与传递逻辑的分离， 通过计算机软件达到对审批业务流程的灵活、 高效地处理，因此审批工作流引擎设计 与实现成了该系统的关键。在该系统中本人主要承担了审批工作流引擎的设计与实 现，该系统的审批业务部分的状态图如图1 - 1 0 产 一一 ;f jy 一一 一 ? d n ( 蛾 入 f x i 息r .沐 1军 栽箫畜 乏 药 狱 滋 ， “缨/ 厂 尸 七 _ _ _ aw e csr3;ir 、 、 、 翻姆撇 】 技 送 、 、 、神 、 、 r 3 送办 fn a / 们 却 巡 滩屯 子 澎遥 教1 e 1 i,t r a c 3!fi31y ( a s s , 母 川二 尸 图 1 - 1 汇 mi 欲 1 .u .1 i t t b , 厂 一一誉w一 派 f 0 1 2 0 之 后 萍乡市 “ 公共政务审批综合系统”办件状态图 因此本课题主要是通过对审批工作流的四大元素 ( 即人员、资源、事件、状态) 的分析研究，设计实现一个审批工作流引擎，并达到如下研究目 标: 4 通过对工作流管理系统 ( wfms )开放性标准、工作流管理系统参考模型及 其接口 标准的研究，针对审批业务的特点，在传统的关系数据库基础上，设 计一种基于三层us 结构的灵活的审批工作流引擎的控制模型 ( 即客户端软 件、审批工作流引擎服务器、 应用数据库服务器)，能很好地反应实际业务 流程。 一一一m 5 rf i 一一一一一一一一， 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 设计实现一个审批工作流引擎，通过对工作流的几个重要元素的控制来实现 任务调度、依赖条件检查、流程控制。 通过审批工作流引擎来达到对系统的业务监控与流程跟踪、 逾期自 动提醒、 到期自动办结、自 动统计等。 课题研究意义 今么 1 )引入审批工作流管理的思想，实现了信息产生与传递逻辑的分离，可以在不 修改系统功能实现方式的情况下，通过修改 ( 重新定义)传递逻辑来适应业 务过程的变化。增强审批系统的灵活性和适应性，提高软件的重用率。 2 )国内对. i: 作流领域的研究还只是刚刚起步，工作流技术是目 前计算机应用领 域的研究热点，因此进行审批工作流引擎的 研究是很有意义的。 3 ) 审批工作流引擎为实施电子政务工程， 实现审批业务处理的自 动化、 实时化， 管理模式的科学化、规范化，办事程序的高效化、合理化创造了 条件。对于 精简审批环节、 提高办事效率、提高服务质量、提高权力运行的透明度，促 进廉政建设都将起到积极作用， 从机制上对公共权力形成合理而有效的监督。 ; 1 .4本文的组织结构 本论文分为七章，具体的内容组织如下: 第一章绪论 本章主要叙述了 课题的来源、 研究背景以 及国内 外在该领域的研究现状， 并介绍 课题研究目 标及意义。 第皿章支持本研究的关键技术 本章首先介绍工作流技术的有关基本概念、 工作流管理系统的参考模型及接口 标 准等， 接着介绍了un住建模技术基本概念、 r u p 建模过程， 最后对本课题的开发工 具进行了介绍。 第三章审批工作流引擎的总体设计 本章首先分析和总结了 审 批工作流引擎的 具体需求， 给出引擎的设计原则。 提出 引擎的总体结构和引擎的模块划分，并介绍了审批工作流系统框图。 第四章 审批工作流引擎的设计 本章首先介绍了审批工作流引擎的工作模型， 接着对引擎的各组成部分及它们之 间的关系进行了说明， 最后对引擎设计中的一些关键技术， 如工作流引擎的接口设计 进行了详细的阐述。 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 第五章 审批工作流引擎的实现 本章主要讲述了审批工作流引擎的系统实现， 重点对引擎所使用的算法、 引擎与 客户端程序的接口和数字签名方案的实现进行了介绍。 第六章 审批工作流引擎的应用 本章主要以江西省萍乡市公共政务服务处的公共政务行政审批综合系统为业务 模型，讲述了工作流引擎在审批工作流系统中的应用。 第七章 结束语 本章主要总结了本课题的研究成果以及后续研究工作打算。 1 . 5本文的研究成果 通过对工作流管理系统 ( wfl v i s )开放性标准，工作流管理系统参考模型及其接 口 标准的研究。针对审批业务的特点，在传统的关系数据库基础上，提出基于三层 gs 结构的审批工作流引擎的控制模型，即客户端软件、审批工作流引擎服务器、应 用数据库服务器。 在此基础上， 通过对审批工作流的四大元素 ( 即人员、 资源、 事件、 状态) 的分析研究， 设计实现了 一个审批工作流引擎。 并实现了 对工作流全过程监控， 整体提高审批工作流处理的效率。 另外， 利用本引擎实现了 一个“ 公共政务行政审批综合系统” ， 并己于2 0 0 2 年1 0 月在江西省萍乡市公共政务服务处正式投入使用，目 前系统运行良 好。 实践证明， 此 工作流引擎具有较强的灵活性和可扩展性，可以很好地适应审批业务流程的变化。 -一一一一一爪m 7 x 一一一一一 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 第二章支持本研究的关键技术 2 . 1工作流技术概述 2 盆 i工作流定义 顾名思义， 工作流应该是工作任务在多个人或单位之间的流转。 在计算机网 络环 境下， 这种流转实际上表现为信息或数据在多个人之间的传送。 按照工作流管理联盟 w fm c ) 的 定 义 i 14 1工作 流 指的 是“ 业务 过 程的 部 分 或 全部 在计 算机 应 用 环 境 下的 自 动化” ，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、 信息或任务的过程自 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，o 根据这个定义， 许多业务过程， 如公文审 批、 论文报告及书籍的撰写、 项目 的申 请、 贷款的申请、 联机销售或购物与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，如产品图纸的设计过程、产品的生产过程等， 都是工作流应用的典型例子。 为了 实现对业务过程的工作流管理， 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( wf ms ) 。 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工作流引擎的驱动下， 通过软件的执行而完成z 作流定义、管理及执行的系统” ，其主要目 标是对业务过程中各步骤 ( 或称活动、环 节) 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 业务过程的自 动化。 当然此种管理可能会在不同的 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。 2 . 1 .2工作流中的 一些 概念 本节中的 概念主要以 工作流 管理联盟 ( w fmc ) 的 基本概念为参照 1 1 4 1 . 业务过程 b u s i n e s s p r o c e s s ) : 企业或者机构为了 一个总的业务目 标而进行的 一系列相关活动，这些活动的执行需要遵循一定的规则。 . 活动 a c t iv i t y ) :业务过程的一个执行阶段，由执行者完成。 执行者可以 是 人、软件系统或二者的集合。 . 实例 ( i n s t a n c e ) :过程的一次运行被称作一个过程实例;活动的一次运行被 称作一个活动实例。 .工 作 流 管 理( w o r k fl o w m a n a g e m e n t ) : 利 用 信息 系 统 形 式 化 地描 述 业务 过 程、 卜 一一一 a b n 一一一一一一一一一一吟 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 支持过程的自 动运行、 自 动记录过程实例信息并以 此提供对过程实例进行监控功能的 一种信息技术。 . 工作流管理系统 ( wf ms ) : 提供工作流管理功能的 系统软件。 . 工作流描述语言:用以定义具体的工作流应用环境中各种建模要素的规范。 语言可以是图符式的，也可以是文字式的。 . 工作 流引 擎( w o r k fl o w e n g i n e ) : 主 要 任务是 根据过 程定 义工具 所生 成的 配置 信息，管理过程、活动实例的生成、 运行与结束。一个活动实例结束后，引擎根据配 置信息将控制权及其所引用的过程实例数据自 动地向后传递， 并且当某后继活动启动 所需的必要信息就绪后， 生成后继活动实例。 活动实例运行期间， 如果需要人的参与， 引擎应将该实例信息加入相应人的工作列表中， 并且在人选择开始该活动实例的运行 时， 激活预定义的应用程序模块; 如果不需要人的参与，引擎应直接激活预定义的软 件模块。 在过程与活动实例运行的同时，引擎将随时记录运行信息。 . 工作表 ( w o r k - l i s t ) 管理器:一个工作表是特定于一个用户的所有需要其参 与的活动实例集合，由工作流引擎生成。 工作表管理器完成这些活动实例的管理，同 时提供一个交互界面，具有显示工作表并接受用户选择开始某项实例运行的功能。 . 工作流监控工具:支持查询正在运行和运行过的过程实例信息，以及根据这 些信息对正在运行的过程实例加以控制 ( 如强制暂停) 。可供查询的过程实例信息包 括过程实例当前的状态 ( 运行/ 终止) ，过程实例中已 运行过的活动实例的信息 如参 与者、时间参数等信息) 。 . 工作流相关数据:工作流相关数据是指由 应用程序控制的、工作流引擎使用 的 数据，工作流引 擎通常使用工作流相关数据来控制流程。 . 全局共享数据: 生存期限和工作流管理系统相同的数据， 如系统的配置信息。 . 过程实例数据:生存期限定于一个过程实例的生存期内的数据。即 “ 局部于 一个过程实例的数据气 . 系统管理员:能进行系统环境的配置及使用监控工具对过程实例运行进行监 控的用户。 . 应用程序员:使用过程定义工具进行业务过程的建模并使用开发环境开发应 用程序的用户，或者称为 “ 二次开发者” 。 . 最终用户:与工作表管理器及被wf ms 激活的应用程序交互以完成具体的工 作的用户。 2 . 1 .3工作流管理系统 ( wf ms )的三大功能模块 一般而言， 所有的wf ms 都将包含如下三大功能模块， 即建立时功能、 运行时控 制功能及同用户及应用程序的交互功能。 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 建立时功能的主要目 标是通过某种分析、 建模及 系统定义手段将现实世界的业务 过程转化成某种能够被计算机处理的形式化表示。 这种形式化表示， 我们就称之为过 程定义 ( 也称过程模型、过 程模板、 过程元 数据等) 。过程定义中一般都包含有对业 务过程中的各个活动步骤的描述、同这些活动相关的各种计算机或人工操作、以 及在 各活动之间进行切换的各种控制规则。 过程定义所定义的， 实际上就是控制工作流过 程执行的各种参数。 运行时实例控制功能主要进行在某个计算环境中工作流过程的管理及各活动步 骤之间的状态转换。 运行时控制系统将解释过程定义， 完成过程的可操作实例的创建 及控制， 调度过程中各活动步骤， 为所涉及到的用户生成待其处理的任务， 并在合适 的时机调用有关的应用程序资源等等。这些服务我们一般就称之为 “ 工作流执行服 务” ，有些系统可能是通过一个工作流引擎提供这些服务，而在另外一些系统则可能 会用到多个协作的工作流引擎。 工作流引 擎是工作流运行时控制系统的核心部分， 各 种过程实例的执行都是由它负责完成的。 运行时同用户及应用的交互功能主要完成对工作流实例执行过程中各种活动的 处 理。 在 过 程实 例的 执 行过 程中 ， 经 常需 要 用 户 通 过 某 种应 用程 序 来完 成过 程 定 义 所 要求完成的处理或操作， 例如填写一个表单， 或使用某个应用程序 ( 如字处理软件、 绘图 软件等) 生成新的文档或处理其他活动传递过来的文档等。 另外工作流执行服务 也可能需要自 动地调用有关的 应用对数据进行处理， 如将某些数据写入到某个数据库 系统中、 调用某个应用程序对数据进行某种转换等。 在不同的wf ms 中， 工作流执行 服务所能访问的应用或资 源可能是不一样的， 如有些wfi v i s 可能不提供此种能力， 有 些可能只能访问本地的应用或资源，有些则可能通过某种远程调用机制 ( 如 r p c或 对 象代理等) 去访问其他机器上的资源。 所有这些构成了 运行时交互功能的主要内容。 2 .2工作流管理系统相关标准 2 .2 . 1 工作流管理系统参考模型 国际上有关工作流技术的标准化组织有wf mc . a r m ( a s s o c i a t i o n f o r i n f o r m a t io n a n d i m a g e m a n a g e m e n t )和 w a r i a ( t h e w o r k fl o w a n d r e e n g i n e e r i n g i n t e r n a t i o n a l a s s o c i a t io n )等， 其中影响最大的是wf mc . wfmc成_于1 9 9 3 年，虽然wf mc发 布的 参考标准、 模型并不十分完善， 而且也不是公认的标准， 但影响最大， 承认的开 发 商 也 最多 12 3 ,2 9 ,1 4 1 。 1 9 9 4 年i i 月 ， 该 联盟 发 布了 工 作 流管 理 系 统参 考 模型， 该 模 型 综合了目 前国际市场上工作流产品的主要特点。 工作流管理系统参考模型约定了 工作流管理系统的体系结构、 应用接口 及特性， 莓辩群学接寒大学臻究生陵掌谴埝交 建立对功携靛主要题标是通过募魏凳橱、建模及蓉绞定义手段将现实世界的业务 过程转化成菜种能够被计算祝她理的澎式化表示。这种形式化表示，我们就称乏为过 程定义( 也称过程模型、过程蠛板、过程元数攒等) 。道程定义中一般都包含肖对业 势过程中酶各个活动掺骤静疆述、嚼这鳆活动裙关懿各种计算祝或入工操作、黻及在 番活动之闼进行切换的各种控制规则。过程定义所定义的，实际上就是控肇工作漉过 程瓠行懿各释参数。 运行时实例控制功能主要进行在巢个计算环境中工作流过程的管理及各活劫步 骤之阕静状态转挠。运嚣嚣季控捌系统将解释过程定义，突成避程抟可操佧实弼静雹g 建 及控制，调度过程中各活动步骤，为所涉及到的用户生成待其处理的任务，并程合适 敬露撬灏蘑森关翡纛瘸程彦资滚等等。这些激势我稍殷藏稔之为“工 乍滚撬行黢 务”，商些系统可能是通过一个工作流引擎提供这些服务，而程另外一贱系统则可能 会震到雾个癸佟鹣工豫滚雩 擎。工话滚孳| 鼙是工稼藏运行鼯燕隶8 系统熬棱心部分，鑫 种过程实例的执行都是幽它负资完成的。 运撑对霞耀户及瘦霜耱交互凄疆